[实用新型]基于膜片式封装结构的大坝渗压监测用光纤光栅压力传感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种压力监测系统。

背景技术

水库大坝的安危，不仅影响工程效益的发挥，而且直接威胁下游人民的生命财产，一旦失事，将产生无法估量的损失和影响。渗流异常是大坝事故的重要原因，大坝渗流中渗压监测问题将成为设计、施工、运行管理的关键课题，研发寿命长、精度高、抗雷击、可大规模组网的大坝渗压监测系统是十分重要的。目前，绝大多数大坝渗压监测系统采用的机电测试系统普遍存在抗干扰能力弱，长期稳定性差，相对误差、零漂和动漂较大等缺点而很难满足实际需要。

目前用于大坝渗压监测的光纤光栅压力传感器中的所使用的裸光纤光栅抗外界干扰能力很差，直接将其用于实际工程无法满足工程结构的粗放施工要求和野外恶劣环境的长期耐久性要求，对光纤光栅传感器的封装工艺和封装结构提出了更高的要求。大部分压力传感器都是将光纤光栅埋入高分子聚合物或无机玻璃中，通过介质的形变来带动光纤光栅中心波长发生变化。虽然其灵敏度均有所提高，但高分子聚合物存在耐腐蚀性差、易老化等致命的缺点，严重制约传感器耐久性能的发挥；而无机玻璃结构又存在加工工艺复杂，成活率低的缺点。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有光纤光栅压力传感器抗外界干扰能力差，导致无法满足实际工程施工要求的耐久性的问题，从而提供了一种基于膜片式封装结构的大坝渗压监测用光纤光栅压力传感装置。

基于膜片式封装结构的大坝渗压监测用光纤光栅压力传感装置，它包括宽带光源1、滤波器2、光强调制器3、环形器4、光纤耦合器5、n个压力传感单元6和光谱分析仪7，n为正整数；

宽带光源1发出的光经滤波器2滤波后发送至光强调制器3，光强调制器3的光信号输出端连接环形器4的第一光信号输入端，所述环形器4的第一光信号输出端连接光纤耦合器5的第一光信号输入端，经光纤耦合器5耦合后的光信号分成n路，并分别发送给n个压力传感单元6；

光纤耦合器5采集n个压力传感单元6反射回的光信号，光纤耦合器5的光信号输出端连接环形器4的第二光信号输入端，所述环形器4的第二光信号输出端连接光谱分析仪7的光信号输入端；

每个压力传感单元6包括压力传感器和平膜片，平膜片用于对压力传感器进行封装。

本实用新型的有益效果：本实用新型集合光学技术和机械技术于一体，选择加工性能好、具有足够的强度极限、对于交变的应力没有残余的变形、良好的温度特性、长期使用没有变化、耐腐蚀性良好的特种合金材料，易于推广使用，提高了光纤光栅压力传感器的抗外界干扰能力，同比提高了20%；本实用新型解决了工程结构的粗放施工要求和野外恶劣环境的长期耐久性要求。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图；

图2为压力传感单元6中平膜片结构图；

图3为压力与中心波长关系原理图，横坐标为压力，纵坐标为波长；

图4为压力与中心波长关系实验数据图，■表示实验数据点，虚线表示实验数据拟合后的直线。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于膜片式封装结构的大坝渗压监测用光纤光栅压力传感装置，它包括宽带光源1、滤波器2、光强调制器3、环形器4、光纤耦合器5、n个压力传感单元6和光谱分析仪7，n为正整数；

宽带光源1发出的光经滤波器2滤波后发送至光强调制器3，光强调制器3的光信号输出端连接环形器4的第一光信号输入端，所述环形器4的第一光信号输出端连接光纤耦合器5的第一光信号输入端，经光纤耦合器5耦合后的光信号分成n路，并分别发送给n个压力传感单元6；

光纤耦合器5采集n个压力传感单元6反射回的光信号，光纤耦合器5的光信号输出端连接环形器4的第二光信号输入端，所述环形器4的第二光信号输出端连接光谱分析仪7的光信号输入端；

每个压力传感单元6包括压力传感器和平膜片，平膜片用于对压力传感器进行封装。

压力传感单元采用光纤光栅作为传感元件，具有耐腐蚀、防水、抗电磁干扰及集成化、网络化的特点；通过检测光纤光栅中心波长来监测压力大小，具有极高的灵敏度；同时压力传感单元还采用膜片作为传感元件，尺寸小，能够实现小型化；压力传感单元的封装结构解决了工程结构的粗放施工要求和野外恶劣环境的长期耐久性要求；适合在大坝中使用。