[发明专利]一种膜片式级联结构的光纤光栅压力传感器及其制作方法

权利要求书

1.一种膜片式级联结构的光纤光栅压力传感器，其特征在于，包括通过套筒依次连接的多个压力传感器，所述套筒侧壁上开设透水孔；每个压力传感器均包括压力外壳和位于压力外壳底部的压力膜片，除最底端的压力膜片外，其余的压力膜片上均开设中心孔，所述中心孔内焊接有套管；所述压力外壳顶部开设过纤孔，位于最顶端的压力传感器的压力外壳外部设置尾纤保护套；

光纤一端固定在最底端的压力传感器的压力膜片上，另一端穿过各级压力外壳上的过纤孔和各级压力膜片上的套管，最后由尾纤保护套穿出；光纤位于压力外壳内的部分设置有测压光纤光栅，位于套筒内的部分设置有测温光纤光栅，光纤中部分别固定在过纤孔和套管上，所述测压光纤光栅处于预拉伸状态，所述测温光纤光栅处于自由状态；

各个压力传感器的压力膜片厚度不同，且各个压力传感器对应不同的光纤光栅反射峰，反射光谱相邻的峰值间隔大于5nm。

2.根据权利要求1所述的一种膜片式级联结构的光纤光栅压力传感器，其特征在于，最底端的压力膜片上焊接有固定墩，所述固定墩上端开设微孔，所述微孔内填充胶体，所述光纤一端插入所述固定墩的微孔内并固定。

3.根据权利要求1所述的一种膜片式级联结构的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述测压光纤光栅和测温光纤光栅的栅区长度为0.1mm~15mm，每个测压光纤光栅或测温光纤光栅中心波长均不同。

4.根据权利要求1所述的一种膜片式级联结构的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述压力膜片为铍青铜材料，压力膜片的厚度为0.2mm~1.2mm。

5.根据权利要求1所述的一种膜片式级联结构的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述套筒长度为5mm~10mm，所述透水孔的直径为0.5mm~2mm。

6.根据权利要求2所述的一种膜片式级联结构的光纤光栅压力传感器，其特征在于，所述套筒与前一级压力外壳之间采用激光焊接的方式进行固定或密封，所述套筒顶部设置凹台，后一级压力膜片采用激光焊接的方式固定密封在凹台内。

7.一种如权利要求6所述的膜片式级联结构的光纤光栅压力传感器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，将光纤的一端依次穿过尾纤保护套、各级压力外壳、各级压力膜片及套管、各级套筒和第一级压力外壳；利用激光将固定墩点焊到第一级压力膜片表面中心处，固定墩上端微孔内填充胶体，将光纤插入固定墩固定；

第二步，将固定有光纤的第一级压力膜片放入第一级压力外壳底面的圆形凹台内，使第一级测压光纤光栅位于第一级压力外壳中心轴线上，用激光焊接密封第一级压力膜片与第一级压力外壳；对第一级测压光纤光栅施加预应力后，用胶将光纤的尾端固定在第一级压力外壳的过纤孔上，且密封该过纤孔；

第三步，将第一级套筒下端焊接在第一级压力外壳上，并将第二级压力膜片密封焊接在第一级套筒上端凹台内；将第二级压力膜片上的套管密封焊接在第二级压力膜片的中心孔处，并将光纤点焊在套管内壁上，确保第一级测温光纤光栅处于自由状态；

第四步，将第二级压力外壳与第一级套筒上端密封焊接；对第二级测压光纤光栅施加预应力，用胶将光纤的尾端固定在第二级压力外壳的过纤孔上，且密封该过纤孔；

第五步，重复第三步和第四步，完成各级压力传感器和套筒的安装，以及测压光纤光栅和测温光纤光栅的固定；

第六步，将尾纤保护套焊接到最顶端压力外壳的上端，完成整个压力传感器的装配。