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專利名稱：一種光纖光柵滲壓計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及壓力溫度檢測裝置，尤其涉及一種測量壓力與溫度的光纖光柵滲壓計。
技術(shù)背景目前，在貯油罐、管道、堤壩及孔隙水壓力與溫度的測量中，通常采用傳統(tǒng)的電測量方 法。這種方式主要原理是壓力檢測裝置的壓力敏感元件會隨被測壓力變化產(chǎn)生相應(yīng)的變形， 壓力敏感元件變形后會引起電相關(guān)量的變化(如電阻、電壓、電容等)，這個變化再由信號 變換和放大電路轉(zhuǎn)換為電信號輸出，通過檢測相關(guān)的電信號就能得到相應(yīng)的壓力值，再通過 傳感器中增加的熱敏電阻溫度計，就能夠得出相應(yīng)的溫度值，其電測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如 圖1所示。在易燃易爆的貯油罐檢測方面，傳統(tǒng)電測量方法由于可能產(chǎn)生放電現(xiàn)象，從而引發(fā)爆炸 事故，存在極大的安全隱患，因此傳統(tǒng)電測量方法不能滿足石油化工領(lǐng)域的檢測需要。而對 于堤壩和管道的測量，由于檢測環(huán)境多變且惡劣，而傳統(tǒng)的電測量裝置存在著電信號和電子 器件，很容易受到外界環(huán)境的影響，尤其是雷擊對電信號產(chǎn)生很強的干擾，影響了測量精度， 嚴(yán)重時甚至?xí)茐臏y量裝置，為此傳統(tǒng)電測量裝置往往要增加復(fù)雜的防雷擊裝置，增加了制 作成本和制作周期。而且，傳統(tǒng)電測量方式的引線比較復(fù)雜，在進(jìn)行多點監(jiān)測時布線復(fù)雜且繁瑣，增加了操作難度和施工難度。 發(fā)明內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實用新型的目的是提供一種實用方便的測量壓力 和溫度的光纖光柵滲壓計。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的-一種光纖光柵滲壓計，包括導(dǎo)壓元件、外殼，還包括壓力膜盒、導(dǎo)桿、基座，測壓光 纖光柵，所述的導(dǎo)桿連接在壓力膜盒上，壓力膜盒連接在導(dǎo)壓元件的進(jìn)壓口處，基座固定在 導(dǎo)壓元件上，測壓光纖光柵的柵區(qū)兩端分別連接在導(dǎo)桿和基座上。
另外還包括溫補光纖光柵，所述的溫補光纖光柵的一端固定在導(dǎo)桿上。 所述的測壓光纖光柵和溫補光纖光柵是在一個光纖上制成的。 另外的，所述的導(dǎo)桿連接在壓力膜盒的中心平面上。 另外的，所述的導(dǎo)桿焊接或粘接在壓力膜盒上。另外的，所述的測壓光纖光柵的柵區(qū)兩端分別采用光纖粘接劑粘接在導(dǎo)桿和基座上。 另外的，所述的壓力膜盒采用激光焊接在導(dǎo)壓元件的進(jìn)壓口處。 另外的，所述的導(dǎo)壓元件采用激光焊接與外殼連接。 另外的，所述的基座也可固定在外殼上。由以上技術(shù)方案可以看出，由于本實用新型不存在電信號和電子器件，避免了電磁干擾， 且周身采用激光焊接而成，密封性能好，可以消除復(fù)雜惡劣環(huán)境所帶來的影響，避免了易燃 易爆的貯油罐檢測領(lǐng)域的安全隱患，同時本實用新型能夠同時測量壓力和溫度，再配合光纖 傳輸系統(tǒng)，能夠提高測量的總精度，而且便于實現(xiàn)多點分布、多參量的測量模式。


圖l為現(xiàn)有技術(shù)中電測量法裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型光纖光柵滲壓計的結(jié)構(gòu)示意主視圖；圖3為本實用新型光纖光柵滲壓計的結(jié)構(gòu)示意左視圖；圖4為本實用新型所測的壓力與測壓光纖光柵波長特性曲線圖；圖5為本實用新型所測的溫度與測壓光纖光柵波長特性曲線圖；圖6為本實用新型所測的溫度與溫補光纖光柵波長特性曲線圖。
具體實施方式
本實用新型提供了一種實用方便的測量壓力和溫度的光纖光柵滲壓計。為詳細(xì)介紹本實 用新型的內(nèi)容，
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步說明如圖2和3所示的結(jié)構(gòu)示意圖，本實用新型所述的光纖光柵滲壓計包括測壓光纖光柵l、導(dǎo)壓元件2、外殼3、壓力膜盒4、導(dǎo)桿5、基座7，還可以包括一個溫補光纖光柵6。各部件的 聯(lián)接關(guān)系為導(dǎo)桿5可通過焊接或者粘接的方式連接到壓力膜盒4上，連接的部位可在壓力膜 盒4上任意確定，本實施例中，導(dǎo)桿5焊接在壓力膜盒4的中心平面上；壓力膜盒4再焊接到導(dǎo)
壓元件2的底部進(jìn)壓口處，基座7固定在導(dǎo)壓元件2的側(cè)壁上，此處也可以將基座7固定在外殼 3上；測壓光纖光柵1的柵區(qū)兩端分別連接在導(dǎo)桿5和基座7上。此處若包括溫補光纖光柵6，則溫補光纖光柵6的一端固定在導(dǎo)桿(5)上，另一端可處 于自然狀態(tài)；其中的測量光纖光柵1和溫補光纖光柵6可以是釆用紫外光寫入技術(shù)在一個光纖 上制成的。其中所述的采用紫外光寫入技術(shù)制成的光纖光柵是指利用光纖材料的光敏性，即外界 入射光子和纖芯相互作用而引起后者折射率的永久性變化，然后用紫外激光直接寫入法在單 膜光纖的纖芯內(nèi)形成的空間相位光柵，其實質(zhì)是在纖芯內(nèi)形成一個窄帶的濾光器或反射鏡， 從而形成光纖光柵。外殼3與導(dǎo)壓元件2通過焊接連接在一起，以上所說的焊接都可以采用激光進(jìn)行焊接。當(dāng)被測液體或者氣體通過導(dǎo)壓元件2的底部進(jìn)壓口進(jìn)入到壓力膜盒4中，使得壓力膜盒4 的中心平面產(chǎn)生相對位移，壓力膜盒4將此位移直接傳遞到導(dǎo)桿5上，導(dǎo)桿5發(fā)生移動，由于 測壓光纖光柵1的一端固定在導(dǎo)桿5上，另一端固定在基座7上，而基座7是固定不動的，所以 在導(dǎo)桿5的拉伸下，測壓光纖光柵l產(chǎn)生了變形，改變了測壓光纖光柵l的中心波長，然后通 過專用的波長檢測設(shè)備就能夠測量出光柵波長的變化量，從而獲得壓力與測壓光纖光柵l的 中心波長的特性曲線。為了實現(xiàn)本實用新型的目的，首先要在恒溫環(huán)境下對本實用新型進(jìn)行檢測，通過以上方 法測得壓力與測壓光纖光柵l的波長特性曲線圖，如圖4所示，得出中心波長y (單位nm)和 壓力值x (單位MPa)的線性關(guān)系公式為y = 8.927778 x + 1536.054639,圖中R"是線性度， 比如R2〉0. 99994，說明這是一個線性特征非常明顯的實驗?zāi)Ｐ停粗笖M合直線能夠以大于 99.994%的解釋、涵蓋了實測數(shù)據(jù)，具有很好的一般性，其他圖中的R2也具有相同的含義。然后將本實用新型放到高低溫環(huán)境實驗箱中進(jìn)行檢測，從而測得溫度與測壓光纖光柵l 的波長特性曲線圖，如圖5所示，得出中心波長yl (單位nm)和溫度xl (單位。C)的線性關(guān) 系公式為yl = 0.0314 xl+ 1536.1034。同時還可以利用測壓光纖光柵1或溫補光纖光柵6，測得在不給壓力，只改變溫度的情況 下，單純的溫度與波長的特性曲線圖，如圖6所示，得出中心波長y2 (單位nm)和溫度x2 (單 位。C)的線性關(guān)系公式為y2=0. 0100x2+ 1548.0880。在現(xiàn)場檢測時，先通過波長檢測設(shè)備檢測出溫補光纖光柵6的中心波長值y2，再帶入公 式y(tǒng)2-0.0100x2+ 1548.0880求得溫度值x2，此時x2二xl，將xl帶入公式y(tǒng)l = 0.0314x1+1536. 1034求得測壓光纖光柵l由溫度引起的中心波長值yl，然后通過波長檢測設(shè)備檢測出此 時測壓光纖光柵1的中心波長值為Y，那么由壓力引起的測壓光纖光柵l的中心波長值y二Y — yl，將y帶入公式y(tǒng) = 8.927778 x + 1536. 054639就可求得此時的壓力值x了，同時，溫度值 x2或xl也可通過以上的方法求得。通過采用以上的測量方法，即利用測壓光纖光柵直接將壓力膜盒的位移轉(zhuǎn)換為波長的變 化，以及利用溫補光纖光柵得到有效的溫度補償，最后得出實際壓力值，可以使光纖光柵滲 壓計的總檢測精度到達(dá)0. 2%F. S，有效的提高了檢測質(zhì)量和效率。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于 此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或 替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要 求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1、一種光纖光柵滲壓計，包括導(dǎo)壓元件(2)、外殼(3)，其特征在于，還包括壓力膜盒(4)、導(dǎo)桿(5)、基座(7)，測壓光纖光柵(1)，所述的導(dǎo)桿(5)連接在壓力膜盒(4)上，壓力膜盒(4)連接在導(dǎo)壓元件(2)的進(jìn)壓口處，基座(7)固定在導(dǎo)壓元件(2)上，測壓光纖光柵(1)的柵區(qū)兩端分別連接在導(dǎo)桿(5)和基座(7)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纖光柵滲壓計，其特征在于，還包括溫補光纖光柵(6)， 所述的溫補光纖光柵(6)的一端固定在導(dǎo)桿(5)上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光柵滲壓計，其特征在于，所述的測壓光纖光柵(1)和 溫補光纖光柵(6)是在一個光纖上制成的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖光柵滲壓計，其特征在于，所述的導(dǎo)桿(5)連接在壓 力膜盒(4)的中心平面上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖光柵滲壓計，其特征在于，所述的導(dǎo)桿(5)焊接或粘 接在壓力膜盒(4)上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纖光柵滲壓計，其特征在于，所述的測壓光纖光柵(1)的 柵區(qū)兩端分別采用光纖粘接劑粘接在導(dǎo)桿(5)和基座(7)上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纖光柵滲壓計，其特征在于，所述的壓力膜盒(4)采用激 光焊接在導(dǎo)壓元件(2)的進(jìn)壓口處。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纖光柵滲壓計，其特征在于，所述的導(dǎo)壓元件(2)采用激 光焊接與外殼(3)連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光纖光柵滲壓計，其特征在于，所述的基座(7)也可固定在 外殼(3)上。 .
專利摘要本實用新型提供了一種測量壓力和溫度的光纖光柵滲壓計，包括導(dǎo)壓元件(2)、外殼(3)，還包括壓力膜盒(4)、導(dǎo)桿(5)、基座(7)，測壓光纖光柵(1)，所述的導(dǎo)桿(5)連接在壓力膜盒(4)上，壓力膜盒(4)連接在導(dǎo)壓元件(2)的進(jìn)壓口處，基座(7)固定在導(dǎo)壓元件(2)上，測壓光纖光柵(1)的柵區(qū)兩端分別連接在導(dǎo)桿(5)和基座(7)上，還包括溫補光纖光柵(6)，溫補光纖光柵(6)的一端固定在導(dǎo)桿(5)上。利用本實用新型檢測壓力和溫度，可以有效避免電磁干擾，消除復(fù)雜惡劣環(huán)境所帶來的影響，同時能夠提高測量的總精度。
文檔編號G01D5/26GK201016745SQ20062016760
公開日2008年2月6日 申請日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者樺 丁, 倪正華, 葉曉平 申請人:北京品傲光電科技有限公司