[发明专利]可实现正负压监测的光纤光栅压力传感器及测试方法

权利要求书

1.一种可实现正负压监测的光纤光栅压力传感器，其特征是，包括：接头、过滤网、底座、外壳、波纹管、光纤光栅一、光纤光栅二、光纤、光缆接头、铠装光缆、支柱、法兰盘、用于保护密封胶密封部位到光缆接头部位光纤的外壳盖以及用于粘接光纤光栅并施加预应力的应变梁；

所述接头与外壳密封连接；过滤网、底座、外壳、波纹管、应变梁、光纤光栅一、光纤光栅二、光纤、支柱和法兰盘设置在外壳内部；波纹管与法兰盘通过焊接密封，并固定在一起，法兰盘固定在底座上，底座与法兰盘之间密封连接；所述底座与外壳密封连接，过滤网设置在底座开口端与接头内部之间，并通过接头固定；

所述光纤光栅一与光纤光栅二固定在应变梁两侧；应变梁固定在支柱上端；支柱下端插入底座开孔内，应变梁与支柱之间通过调整螺丝固定；

光纤一端为光纤光栅并固定在应变梁上，另一端依次穿过外壳、光缆接头进入铠装光缆；光纤与外壳连接的部位用密封胶密封固定密封，外壳盖与外壳密封连接，外壳盖通过光缆接头连接铠装光缆。

2.如权利要求1所述的一种可实现正负压监测的光纤光栅压力传感器，其特征是，所述接头包括卡套接口式接头、标准式接头、置入式接头三种，根据需要可更换。

3.如权利要求1所述的一种可实现正负压监测的光纤光栅压力传感器，其特征是，所述卡套接头的安装管件包括：锥形头、喉箍、防尘网、筛孔管、连接头、卡套接头、连接管、卡套式三通接头、截止阀、液压表三通和液压表；

锥形头尾端插入筛孔管，筛孔管与防尘网之间通过喉箍固定，筛孔管与连接头焊接在一起，连接头通过卡套接头与连接管连接，卡套式三通接头一端接连接管、另一端连接截止阀、第三端经过另一截止阀接至出水口，液压表三通一端与截止阀连接、另一端连接至传感器主体部分，液压表与液压表三通密封连接。

4.如权利要求1所述的一种可实现正负压监测的光纤光栅压力传感器，其特征是，所述连接管设置成多段，用以导气及排水。

5.如权利要求1所述的一种可实现正负压监测的光纤光栅压力传感器，其特征是，所述波纹管材料为1C_r18N_i9T_i、铍青铜、锡青铜或其它材料。

6.一种如权利要求1所述的可实现正负压监测的光纤光栅压力传感器的测试方法，其特征是，应变梁与支柱在装配时，支柱下端插入底座开孔内，应变梁通过调整螺丝固定在支柱上端，应变梁头部与波纹管顶部接触，对应变梁和波纹管施加预应力，让支柱进一步插入底座，使应变梁与波纹管接触部分与支柱之间发生变形，产生挠曲应变，然后将调整螺丝拧紧；通过调节应变梁与波纹管之间的预应力的大小，能够调节传感器负压测量量程；

传感器封装后经过高精度负压变送器和活塞式压力计标定，得到波长与压力之间的线性关系，通过解调波长变化直接监测压力变化。

7.如权利要求6所述的一种可实现正负压监测的光纤光栅压力传感器的测试方法，其特征是，传感器封装后经过高精度负压变送器和活塞式压力计标定的具体方法为：

10.74λB×12(ΔλB1-ΔλB2)=kPSK]]>

其中，λ_B为FBG中心波长，Δλ_B1和Δλ_B2分别为光纤光栅一与光纤光栅二中心波长的变化量，P为压强；通过上式计算出即可得到波长与压力之间的线性关系。

8.如权利要求6所述的一种可实现正负压监测的光纤光栅压力传感器的测试方法，其特征是，通过调整波纹管厚度、波纹管层数、波纹管有效波数或波纹管尺寸，能够改变传感器的灵敏度和正压量程；通过调整装配时对波纹管以及应变梁预应力的大小，能够改变传感器的负压量程。