[发明专利]一种基于熔融沉积的变量程光纤光栅压力传感装置

权利要求书

1.一种基于熔融沉积的变量程光纤光栅压力传感装置，其特征在于，包括：

主体，包括第一侧壁和底盖，所述第一侧壁为环状薄壁，所述底盖设置在所述第一侧壁的一端，所述第一侧壁的另一端设置有环形凹槽；

悬臂梁，包括固定端和悬臂端，所述固定端固定在所述第一侧壁的内侧，所述悬臂梁的一侧设置有第一光纤光栅，所述悬臂梁的另一侧设置有第二光纤光栅，所述悬臂梁设置为等强度梁，所述悬臂梁为扇形，所述悬臂梁沿固定端至悬臂端逐渐缩窄于一点，所述悬臂端抵接在弹性元件上方；

弹性元件，所述弹性元件的一端固定在所述底盖的内侧，所述弹性元件的另一端抵接在所述悬臂梁的悬臂端；以及

压力盖，包括第二侧壁、顶盖和顶杆，所述顶盖设置在所述第二侧壁的一端，所述第二侧壁的另一端滑动设置在所述环形凹槽内，所述顶杆设置在所述顶盖的内侧，所述顶杆和所述弹性元件位于同一垂线上。

2.根据权利要求1所述的基于熔融沉积的变量程光纤光栅压力传感装置，其特征在于：所述主体和所述压力盖均设置为圆柱形。

3.根据权利要求2所述的基于熔融沉积的变量程光纤光栅压力传感装置，其特征在于：所述顶杆设置在所述顶盖的中心，所述弹性元件设置在所述底盖的中心。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于熔融沉积的变量程光纤光栅压力传感装置，其特征在于：所述弹性元件为弹簧，所述弹簧无受力地设置在所述底盖上。

5.根据权利要求4所述的基于熔融沉积的变量程光纤光栅压力传感装置，其特征在于：所述弹簧可拆卸地设置在所述底盖上。

6.根据权利要求1所述的基于熔融沉积的变量程光纤光栅压力传感装置，其特征在于：所述第一侧壁的内侧设置有卡板，所述悬臂梁可拆卸地设置在所述卡板上。

7.根据权利要求1所述的基于熔融沉积的变量程光纤光栅压力传感装置，其特征在于：所述悬臂梁的两侧上设置有第一凹槽和第二凹槽，所述第一光纤光栅设置在所述第一凹槽内，所述第二光纤光栅设置在所述第二凹槽内。

8.根据权利要求7所述的基于熔融沉积的变量程光纤光栅压力传感装置，其特征在于：所述第一侧壁上设置有光纤光栅出口，所述光纤光栅出口处设置有保护管套。

9.根据权利要求1所述的基于熔融沉积的变量程光纤光栅压力传感装置，其特征在于：所述主体、悬臂梁和压力盖均采用PLA材料制成。

10.根据权利要求4所述的基于熔融沉积的变量程光纤光栅压力传感装置，其特征在于：所述压力盖受到的压力与所述第一光纤光栅和所述第二光纤光栅之间的波长变化差存在下式关系

其中，p为所述压力盖受到的压力；k为所述弹簧的弹性系数；l为所述悬臂梁的长度；E为所述悬臂梁的弹性模量；b为所述悬臂梁固定端宽度；h为所述悬臂梁的截面高度；λ为所述第一光纤光栅和所述第二光纤光栅的中心波长；P_e为所述第一光纤光栅和所述第二光纤光栅的有效弹光系数；A为所述压力盖上表面面积；Δλ为压力作用后所述第一光纤光栅和所述第二光纤光栅之间的波长变化差；Δλ₀为初始波长变化差。