[实用新型]用于测量高温高压的膜片式、小尺寸光纤光栅传感器

说明书

本实用新型公开了一种用于测量高温高压的膜片式、小尺寸光纤光栅传感器，涉及光纤传感领域，包括圆筒骨架、盖板、端盖、温度光栅、压力光栅。圆筒骨架与盖板以及端盖以激光焊接进行密封，在传感器内部形成密闭空气腔。压力栅用粘接剂固定在骨架上，与之串联的温度敏感栅与骨架直接接触且呈自由状态。本实用新型温度栅和压力栅均与骨架直接接触，温度和压力的波长响应时间快；温度栅可精确实时消除压力栅中温度影响，提高压力精度；温度栅具备环境绝对温度准确测量能力，解决了一般光纤光栅压力传感器无法实现在快速变温环境中温压同时测量的难题；传感器具备小尺寸、大量程优点，可长期监测油井高温高压环境的温度压力，实现准分布式压力测量。

技术领域

本实用新型涉及光纤传感的领域，具体涉及一种用于测量高温高压的膜片式、小尺寸光纤光栅传感器。

背景技术

相比于传统的电磁式压力传感器，光纤光栅压力传感器具有抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、传输距离远、易于复用等优点，具备温度压力同时测量的大量程、小尺寸的光纤光栅传感器在大深度油井温压剖面的长期监测等石油化工领域具有非常广泛的应用前景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种用于测量高温高压的膜片式、小尺寸光纤光栅传感器，具有结构简单、尺寸小、稳定性好的优势。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的：这种用于测量高温高压的膜片式、小尺寸光纤光栅传感器，包括圆筒骨架、盖板、端盖、温度栅、压力栅，所述圆筒骨架的一侧开口用于配合安装盖板，形成一端封闭另一端敞口的筒状结构，该筒状结构的敞口端密封安装有端盖，圆筒骨架、盖板、端盖三者密封配合组成传感器外壳，传感器外壳的内腔形成密闭空气腔；圆筒骨架的内壁上设有一个矩形平台，该矩形平台向安装盖板的一侧凸起，圆筒骨架的内壁上还间隔设置有二个凸台，凸台也朝向安装盖板的一侧凸起；压力栅的两端分别固定在二个凸台上，圆筒骨架的外壁上铺设一层弹性膜片；温度栅的一侧与矩形平台的表面接触贴合，温度栅的另一侧为自由伸展状态并通过光纤与压力栅的一端串联，压力栅的另一端通过光纤穿出端盖连接外部设备，实现测量数据输出。

作为进一步的技术方案，所述圆筒骨架、盖板、端盖三者通过激光焊接实现密封，三者均采用钛合金材料制成。

作为进一步的技术方案，所述盖板、端盖的厚度均远大于圆筒骨架的壁厚。

作为进一步的技术方案，所述温度栅、压力栅二者的波长间隔大于等于2nm。

作为进一步的技术方案，所述压力栅用粘接剂固定在二个凸台上，粘接剂为环氧胶或玻璃焊料；在压力栅的粘接封装过程中施加预拉力使其产生的波长漂移在0.5nm～1nm。

作为进一步的技术方案，所述圆筒骨架的外壁上靠近二个凸台的位置处开设有凹槽。

本实用新型的有益效果为：压力栅与圆筒骨架内部的凸台直接粘接，不存在力的机械传递结构，压力响应时间快；且压力栅波长与压力线性良好，稳定性高，确保了较高的压力测量精度；温度栅尾端呈自由状态，不仅能实现环境温度实时测量，还具备消除压力栅中温度变化的影响，解决了一般光纤光栅压力传感器无法实现在快速变温环境中测压的难题；传感器采用波长解调方法，结合光路设计可实现多个传感器复用，具备准分布式温度压力测量能力；有效解决光纤光栅温度和压力交叉敏感问题；传感器具备小尺寸特点，尺寸约为12mm*57mm，方便井下安装及与其他监测系统的集成。

附图说明

图1为本实用新型的结构剖视图。

图2为圆筒骨架的结构俯视图。

图3为本实用新型在60MPa压力条件下的仿真结果示意图。

附图标记说明：圆筒骨架1、盖板2、端盖3、温度栅4、压力栅5、矩形平台6、凸台7、凹槽8。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：