【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤光栅传感检测，尤其涉及一种光纤光栅压力传感器及其压力计算方法。
技术介绍
1、光纤布拉格光栅(fbg)压力传感器作为新兴的压力传感器正在如火如荼的发展。随着光纤传感器应用的扩大,对高灵敏度光纤压力传感器的需求日趋明显。光纤传感器可以工作于高温、腐蚀性、强电磁场及易燃易爆的危险恶劣环境中，这种特性让光纤光栅传感器广泛应用于结构健康监测、石油勘探、土木工程、航空航天等领域。光纤布拉格光栅压力传感器信号采用波长调制,与其他光纤传感器相比,更不易受外界参量的影响,具有精确度高、稳定好、易于分布式监测、易于解调等特点。为此,最近几年光纤布拉格光栅压力传感器的饱受瞩目。新的高灵敏度光纤布拉格光栅传感器研究一直不断推陈出新。
2、也即如何提供一种新的光纤光栅压力传感器，以达到增强灵敏度的技术效果是本领域亟需解决的技术难题。
技术实现思路
1、针对上述存在问题，本专利技术旨在提供一种光纤光栅压力传感器与检测方法，至少解决上述一种技术问题。
2、为至少解决上述技术问题，第一方面，本专利技术提供了一种光纤光栅压力传感器，所述光纤光栅压力传感器包括：加压平台，第一斜梁、第二斜梁、光纤光栅；所述第一斜梁和所述第二斜梁呈角度对称连接于所述加压平台的两侧，所述第一斜梁上形成有第一蛇形弹性结构，所述第二斜梁上形成有第二蛇形弹性结构，所述光纤光栅安装于所述第一斜梁和所述第二斜梁之间，所述第一蛇形弹性结构位于所述加压平台和所述第一斜梁与所述光纤光栅的连接点之间并分别与所述第
3、优选地，所述光纤光栅压力传感器还包括第一基座和第二基座；
4、所述第一基座布设于所述第一斜梁远离所述加压平台的一侧，所述第二基座布设于所述第二斜梁远离所述加压平台的一侧，所述第一基座和所述第二基座均与所述加压平台平行布设。
5、优选地，所述加压平台、所述第一斜梁、所述第二斜梁、所述第一基座和所述第二基座一体成型。
6、优选地，所述第一斜梁的左侧壁向内开设有若干个第一凹槽，所述第一斜梁的右侧壁向内开设有若干个第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽交错布设形成所述第一蛇形弹性结构；
7、所述第二斜梁的左侧壁向内开设有若干个第三凹槽，所述第二斜梁的右侧壁向内开设有若干个第四凹槽，所述第三凹槽和所述第四凹槽交错布设形成所述第二蛇形弹性结构。
8、第二方面，本专利技术提供了一种压力计算方法，应用于如第一方面任一项所述的光纤光栅压力传感器的压力检测，所述方法包括：
9、计算加压平台受到外界压力作用时所述光纤光栅对应产生的最终形变量，并获取与所述光纤光栅的最终形变量相对应的所述光纤光栅的波长偏移量；
10、依据所述光纤光栅的最终形变量计算由第一蛇形弹性结构和第二蛇形弹性结构产生的增敏系数；
11、依据所述波长偏移量、所述最终形变量、所述增敏系数，通过光纤光栅应变公式计算得到所述外界压力。
12、优选地，所述计算加压平台受到外界压力作用时所述光纤光栅对应产生的最终形变量，包括：
13、计算所述第一蛇形弹性结构或所述第二蛇形弹性结构的弯曲刚度；
14、当加压平台受到外界压力作用时，依据所述弯曲刚度计算将所述第一斜梁和所述第二斜梁钢化处理时所述外界压力对所述光纤光栅产生的第一形变位移、以及将所述加压平台钢化处理时所述外界压力对所述光纤光栅产生的第二形变位移；
15、将所述第一形变位移和所述第二形变位移求和得到所述加压平台受到外界压力作用时所述光纤光栅对应产生的最终形变量。
16、优选地，令所述第一形变位移为，所述第二形变位移为，所述第一形变位移的计算公式为：
17、
18、所述第二形变位移的计算公式为：
19、
20、其中，p为所述外界压力，为所述加压平台的长度，为所述加压平台的转动惯量；为所述第一斜梁与所述加压平台之间的夹角或所述第二斜梁与所述加压平台之间的夹角，为锐角；为所述第一斜梁或所述第二斜梁的长度；为所述弯曲刚度；
21、所述弯曲刚度的计算公式为：
22、
23、其中，为所述第一蛇形弹性结构中的第一凹槽和第二凹槽的设置数量，或者所述第二蛇形弹性结构中的第三凹槽和第四凹槽的设置数量；为所述第一蛇形弹性结构或所述第二蛇形弹性结构的转动惯量；为所述第一凹槽或所述第二凹槽或所述第三凹槽或所述第四凹槽的宽度；为所述第一凹槽或所述第二凹槽或所述第三凹槽或所述第四凹槽的深度。
24、优选地，所述依据所述光纤光栅的最终形变量计算由第一蛇形弹性结构和第二蛇形弹性结构产生的增敏系数，包括：
25、依据所述最终形变量计算在考虑所述第一蛇形弹性结构和所述第二蛇形弹性结构的应变影响时所述光纤光栅的最终平均应变，所述，其中，为所述光纤光栅在形变前位于所述第一斜梁和所述第二斜梁之间的长度；
26、计算在不考虑所述第一蛇形弹性结构和所述第二蛇形弹性结构的应变影响时所述光纤光栅的原始形变量，并计算与所述原始形变量相对应的所述光纤光栅的原始平均应变；
27、依据增敏系数计算式计算得到由第一蛇形弹性结构和第二蛇形弹性结构产生的增敏系数，所述增敏系数计算式为：
28、
29、优选地，所述计算在不考虑所述第一蛇形弹性结构和所述第二蛇形弹性结构的应变影响时所述光纤光栅的原始形变量，包括：
30、当加压平台受到外界压力作用时，计算在不考虑所述第一蛇形弹性结构和所述第二蛇形弹性结构的应变影响时将所述第一斜梁和所述第二斜梁钢化处理后所述外界压力对所述光纤光栅产生的第三形变位移、以及将所述加压平台钢化处理后所述外界压力对所述光纤光栅产生的第四形变位移；
31、将所述第三形变位移和所述第四形变位移求和得到所述光纤光栅的原始形变量。
32、优选地，令所述第三形变位移为，所述第四形变位移为，所述第三形变位移的计算公式为：
33、
34、所述第四形变位移的计算公式为：
35、
36、其中，为所述第一斜梁或所述第二斜梁的转动惯量。
37、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
38、本专利技术提供的一种光纤光栅压力传感器，包括加压平台、第一斜梁、第二斜梁、光纤光栅，其中，第一斜梁和第二斜梁呈角度对称布设于加压平台的两侧，且第一斜梁远离加压平台的一端和第二斜梁远离加压平台的一端之间的相对距离大于加压平台的长度，第一斜梁上形成有第一蛇形弹性结构，第二斜梁上形成有第二蛇形弹性结构，光纤光栅安装于第一斜梁和第二斜梁之间，第一蛇形弹性结构位于加压平台和第一斜梁与光纤光栅的连接点之间，第二蛇形弹性结构位于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述光纤光栅压力传感器包括加压平台、第一斜梁、第二斜梁、光纤光栅；
2.如权利要求1所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述光纤光栅压力传感器还包括第一基座和第二基座；
3.如权利要求2所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于：
4.如权利要求3所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于：
5.一种压力计算方法，应用于如权利要求1-4任一项所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述方法包括：
6.如权利要求5所述的压力计算方法，其特征在于，所述计算加压平台受到外界压力作用时光纤光栅对应产生的最终形变量，包括：
7.如权利要求6所述的压力计算方法，其特征在于，令所述第一形变位移为，所述第二形变位移为，所述第一形变位移的计算公式为：
8.如权利要求7所述的压力计算方法，其特征在于，所述依据所述最终形变量计算由第一蛇形弹性结构和第二蛇形弹性结构产生的增敏系数，包括：
9.如权利要求8所述的压力计算方法，其特征在于，所述计算在不考虑所述第一蛇形弹性结构和所述第二
10.如权利要求9所述的压力计算方法，其特征在于，令所述第三形变位移为，所述第四形变位移为，所述第三形变位移的计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述光纤光栅压力传感器包括加压平台、第一斜梁、第二斜梁、光纤光栅；
2.如权利要求1所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述光纤光栅压力传感器还包括第一基座和第二基座；
3.如权利要求2所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于：
4.如权利要求3所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于：
5.一种压力计算方法，应用于如权利要求1-4任一项所述的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述方法包括：
6.如权利要求5所述的压力计算方法，其特征在于，所述计算加压平台受到外界压力作用时光纤光栅对应产生的最终形...
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