[实用新型]一种基于长周期PCF光栅的远传隔膜压力表

说明书

本实用新型涉及一种基于长周期PCF光栅的远传隔膜压力表，其特征在于包括宽带光源、传输光纤、弹簧管压力表、隔离膜盒、传压介质、长周期PCF光栅、光纤法兰、光谱仪。所述隔离膜盒由弹性隔离膜片分成两部分。上部分与弹簧管连通，下部分与待测介质连通。隔离膜片和弹簧管之间充有传压介质；长周期PCF光栅放置在两层隔离膜片的中间，呈自由伸直状态。待测压力进入系统后，挤压隔离膜片，长周期PCF光栅也会发生弯曲形变。通过观测光谱仪中长周期PCF光栅谐振波长的漂移，可实现压力的精确测量。本实用新型提出一种结构简单、成本低、安全可靠、灵敏度高、消除温度影响、能够同时远程传输和现场读取的基于长周期PCF光栅的远传隔膜压力表。

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，特别涉及一种基于长周期PCF光栅的远传隔膜压力表。

背景技术

1847年，法国人波登制成的弹簧管压力表，广泛应用于各行业的工业生产和科学研究中，是我国至今仍然常用的压力测量仪表。弹簧管压力表的工作方式是待测介质直接进入弹簧管中，使得弹簧管发生形变，利用传动装置将形变位移放大，最终在表盘上指示压力示数。但是由于待测介质种类繁多，性质复杂，如腐触、粘稠、易凝固、结晶等特性，这种工作方式使得弹簧管压力表在使用中容易损坏，报废了许多压力表，因此隔膜式压力表应运而生。隔膜压力表，除了具有普通弹簧管压力表的部分外，又增加了连接法兰、隔离膜片(隔离膜片为了能适应不同的腐蚀性介质或温度，可采用不同的材质)，且在隔离膜片和中空的测压弹簧管之间，充有传压介质。隔膜压力表和弹簧管压力表的主要区别在于，隔膜压力表在测压过程中，待测介质只接触隔离膜片，这样就可以防止腐蚀性介质和易结晶的介质进入弹簧管内部，避免弹簧管的腐蚀和堵塞。

压力的测量不仅在工业中有非常关键的作用而且也是日常生活中重要的参数之一。目前，实际应用中常采用电容式或电阻式膜盒气压表测量压力。电容式气压传感器具有灵敏度高、零漂小、能耗少等优点，但其输出阻抗高、负载能力差，寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响较大。外界环境(温度、湿度、静电)影响较大以及输出具有非线性。将电阻片用于压力检测，性能可以得到一定的改善，但这种压力表结构复杂，成本高，测量结果受温度影响大，传输距离受到一定的限制而且对易燃易爆物质的压力检测有潜在的危险。

光子晶体光纤(PCF)又被称为微结构光纤(Micro-Structured Fibers,MSF)，近年来引起广泛关注，它的横截面上有较复杂的折射率分布，通常含有不同排列形式的气孔，这些气孔的尺度与光波波长大致在同一量级且贯穿器件的整个长度，光波可以被限制在低折射率的光纤芯区传播。PCF光栅主要利用沿PCF长度方向周期折射率或几何结构的扰动特性，能够兼具光纤光栅和PCF的特性，在航天工程、自动控制、油井监测及道路桥梁健康检测等诸多领域有广泛潜在价值。

针对上述电容式或电阻式膜盒气压表中输寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响较大、结构复杂、成本高、测量结果受温度影响大、传输距离有限、有潜在的危险性等不足，本实用新型提出一种长周期PCF光栅远传隔膜压力表。光纤本身具有抗电磁干扰、本质安全、易分布和长距离传感测量等优点；除此之外，PCF光栅具有很低的温度敏感性，可以消除外界温度对压力测量结果的影响，测量结果精确、灵敏度高、尤其适合远距离传输，能够在危险环境中工作，具有很高的安全性。

实用新型内容

本实用新型提出一种结构简单、安全可靠、灵敏度高、消除温度影响、能够同时远程传输和现场读取的一种基于长周期PCF光栅的远传隔膜压力表。

本实用新型为解决技术问题所采取的装置：