專利名稱：一種新型光纖流體差壓計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳感領(lǐng)域，特別涉及一種新型光纖流體差壓計(jì)。
背景技術(shù)：
壓差測量在許多工業(yè)現(xiàn)場中發(fā)揮著非常重要的作用，廣泛應(yīng)用于土木工程、石油化工、電力、水利水電等工程領(lǐng)域中。目前，應(yīng)用較為廣泛的壓差計(jì)多為電子類壓差計(jì)，例如電阻式差壓計(jì)、電容式差壓計(jì)等，這些差壓計(jì)都具有一定的局限性，例如在強(qiáng)電磁干擾、易燃易爆、雷擊幾率較大的惡劣環(huán)境中應(yīng)用的長期穩(wěn)定性和可靠性不好。近十幾年來，隨著光纖光柵制作技術(shù)的日益成熟、光纖光柵解調(diào)技術(shù)的日益完善，更重要的是光纖光柵具有不受電磁干擾、抗腐蝕、抗雷擊、波長直接絕對編碼、測量精度高、長期可靠性和穩(wěn)定性好、信號長距離傳輸、波分復(fù)用組網(wǎng)以及能在易燃易爆環(huán)境中應(yīng)用等 諸多優(yōu)點(diǎn)，光纖光柵傳感技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究方興未艾，并初步形成產(chǎn)業(yè)化。但是，目前市場上尚未出現(xiàn)基于光纖光柵傳感技術(shù)的差壓計(jì)產(chǎn)品，也未見相關(guān)的報(bào)道，因此，研制一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的差壓計(jì)產(chǎn)品來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子類差壓計(jì)產(chǎn)品，以滿足在強(qiáng)電磁干擾、易燃易爆、雷擊幾率較大的惡劣環(huán)境中壓強(qiáng)差測量需求，是非常必要的。本發(fā)明通過將光纖光柵和硬芯膜片有機(jī)結(jié)合在一起，作為壓差敏感元件，提出并發(fā)布了一種新型光纖流體差壓計(jì)，具有無源、本質(zhì)安全、不受電磁干擾、測量精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，有效克服了電子類差壓計(jì)的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的新型流體差壓計(jì)，來解決現(xiàn)有技術(shù)中抗電磁干擾能力不強(qiáng)、長期穩(wěn)定性和可靠性不理想等技術(shù)問題。本發(fā)明的這種新型光纖流體差壓計(jì)，由一個(gè)保護(hù)筒、一個(gè)光纖固定基座、一個(gè)光纖光柵、一個(gè)硬芯膜片、一個(gè)基座、一個(gè)尾纖和一個(gè)鎧裝光纜組成。其中，所述的基座是由金屬材料通過精密機(jī)械加工而成的，由膜片裝配孔、高壓端流體導(dǎo)入孔、高壓端裝配螺紋、低壓端流體導(dǎo)入孔、低壓端裝配螺紋和保護(hù)筒裝配螺紋組成；所述的硬芯膜片是由彈性材料通過精密機(jī)械加工而成的，一側(cè)為平面，另一側(cè)為硬芯，即為光纖膜片固定處，用于固定所述的光纖光柵一端的尾纖，而膜片的周邊通過現(xiàn)有技術(shù)密封固定在所述的基座上所述的膜片裝配孔上；所述的保護(hù)筒與所述的基座之間形成的腔體為承壓腔，而所述的硬芯膜片將該承壓腔分為兩部分，所述的硬芯膜片與所述的保護(hù)筒之間的腔體為高壓端承壓腔，而所述的硬芯膜片與所述的基座之間的腔體為低壓端承壓腔；所述的光纖光柵一端的尾纖固定在所述的硬芯膜片上的光纖膜片固定處，另一端的尾纖固定在所述的光纖固定基座上的光纖固定基座固定處，所述的光纖光柵固定時(shí)處于張緊狀態(tài)，其預(yù)拉伸量可以根據(jù)需要調(diào)整。本發(fā)明的基本工作原理是待測壓差發(fā)生變化時(shí)，即所述的高壓端承壓腔與所述的低壓端承壓腔所受的壓強(qiáng)差發(fā)生變化時(shí)，引起所述的硬芯膜片上硬芯處發(fā)生微位移，使所述的光纖光柵受到拉伸或者壓縮，從而引起所述的光纖光柵的中心反射波長的移動(dòng)，通過探測所述的光纖光柵的中心反射波長的移動(dòng)量，即可檢測到待測壓差的變化信息。本發(fā)明所述的這種新型光纖流體差壓計(jì)制作的基本操作步驟如下1)將所述的硬芯膜片的周邊利用現(xiàn)有技術(shù)固定在所述的基座上所述的膜片裝配孔上，并進(jìn)行密封測試；2)將所述的光纖固定基座通過電焊、氬弧焊、激光焊接等現(xiàn)有技術(shù)固定在所述的基座的相應(yīng)位置上；3)將所述的光纖光柵一端尾纖利用膠粘、激光焊接等現(xiàn)有技術(shù)固定在所述的光纖膜片固定處；4)經(jīng)預(yù)拉伸后，將所述的光纖光柵另一端的尾纖利用現(xiàn)有技術(shù)固定在光纖固定基座上的光纖固定基座固定處；5)所述的保護(hù)筒和所述的基座通過裝配螺紋裝配在一起，并做好密封措施；6)所述的尾纖由所述的鎧裝光纜保護(hù)，利用密封膠將所述的鎧裝光纜的一端固定在所述的保護(hù)筒上，并進(jìn)行密封。作為對本發(fā)明的改進(jìn)，所述的硬芯膜片的材質(zhì)可以為不銹鋼、或者青銅、或者其它良好的彈性材料的一種。作為對本發(fā)明的改進(jìn)，所述的硬芯膜片可以是平膜片、或者波紋膜片、或者波紋 管、或者膜盒的一種。作為對本發(fā)明的改進(jìn)，所述的光纖光柵，可以由光纖F-P腔、或者鋼弦替代。作為對本發(fā)明的改進(jìn)，通過改變所述的硬芯膜片的尺寸參數(shù)、材料參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)光纖流體差壓計(jì)的靈敏系數(shù)的調(diào)整。作為對本發(fā)明的改進(jìn)，通過向所述的高壓端承壓腔和所述的低壓端承壓腔填充硅油可以起到保護(hù)所述的硬芯膜片和所述的光纖光柵免受待測流體腐蝕的作用。本發(fā)明和已有技術(shù)相對比，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明將硬芯膜片和光纖光柵有機(jī)結(jié)合在一起，由硬芯膜片將壓差的變化轉(zhuǎn)換為硬芯膜片中心硬芯的微位移，而由光纖光柵來感應(yīng)硬芯膜片的中心硬芯的微位移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)壓差的測量。這樣，壓差測量現(xiàn)場無電信號，不受電磁干擾的影響，本質(zhì)安全，可以在強(qiáng)電磁干擾、易燃易爆、雷擊幾率較大的區(qū)域安全應(yīng)用。


圖I是本發(fā)明所述的這種新型光纖流體差壓計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I-保護(hù)筒；2_光纖固定基座；3_光纖光柵；4_硬芯膜片；5-基座；6_光纖膜片固定處；7_光纖固定基座固定處；8_尾纖；9_密封膠；10_鎧裝光纜。圖2是基座的結(jié)構(gòu)不意中，5. I-膜片裝配孔；5. 2-高壓端流體導(dǎo)入孔；5. 3_高壓端裝配螺紋；5. 4_低壓端裝配螺紋；5. 5-低壓端流體導(dǎo)入孔；5. 6-保護(hù)筒裝配螺紋。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :下面結(jié)合附圖I和附圖2對本發(fā)明的具體實(shí)施作詳細(xì)說明如附圖I所示，本發(fā)明所述的這種新型光纖流體差壓計(jì)，由一個(gè)保護(hù)筒I、一個(gè)光纖固定基座2、一個(gè)光纖光柵3、一個(gè)硬芯膜片4、一個(gè)基座5、一個(gè)尾纖8和一個(gè)鎧裝光纜10組成。其中，所述的基座5是由金屬材料通過精密機(jī)械加工而成的，由膜片裝配孔5. I、高壓端流體導(dǎo)入孔5. 2、高壓端裝配螺紋5. 3、低壓端流體導(dǎo)入孔5. 5、低壓端裝配螺紋5. 4和保護(hù)筒裝配螺紋5. 6組成，如附圖2所示；所述的硬芯膜片4是由彈性材料通過精密機(jī)械加工而成的，一側(cè)為平面，另一側(cè)為硬芯，即為所述的光纖膜片固定處6，用于固定所述的光纖光柵3 —端的尾纖，而膜片的周邊通過現(xiàn)有技術(shù)密封固定在所述的基座5上所述的膜片裝配孔5. I上；所述的保護(hù)筒I與所述的基座5通過螺紋密封連接在一起，兩者之間形成的腔體為本傳感器的承壓腔，而所述的硬芯膜片4將該承壓腔分為兩部分，所述的硬芯膜片4與所述的保護(hù)筒I之間的腔體為高壓端承壓腔，而所述的硬芯膜片4與所述的基座5之間的腔體為低壓端承壓腔；所述的光纖光柵3 —端的尾纖固定在所述的硬芯膜片4上的光纖膜片固定處6，經(jīng)預(yù)拉后，另一端的尾纖固定在所述的光纖固定基座2上的光纖固定基座固定處7，所述的光纖光柵3的預(yù)拉伸量可以根據(jù)需要調(diào)整。 具體地，本實(shí)施例的制作過程是 I)將所述的硬芯膜片4的周邊利用現(xiàn)有技術(shù)固定在所述的基座5上的所述的膜片裝配孔5. I上，并進(jìn)行密封測試；2)將所述的光纖固定基座2通過電焊、氬弧焊、激光焊接等現(xiàn)有技術(shù)牢靠固定在所述的基座5的相應(yīng)位置上；3)將所述的光纖光柵3 —端尾纖利用膠粘、激光焊接等現(xiàn)有技術(shù)固定在所述的光纖膜片固定處6;4)經(jīng)預(yù)拉伸后，將所述的光纖光柵3另一端的尾纖利用現(xiàn)有技術(shù)固定在所述的光纖固定基座2上的所述的光纖固定基座固定處7，所述的光纖光柵3的拉伸量根據(jù)需要調(diào)整；5)所述的保護(hù)筒I和所述的基座5通過裝配螺紋裝配在一起，并做好密封措施；6)所述的尾纖8由所述的鎧裝光纜10保護(hù)，利用所述的密封膠9將所述的鎧裝光纜10的一端固定在所述的保護(hù)筒I上，并做好密封措施。本發(fā)明的實(shí)施例I的工作過程是將本發(fā)明所述的這種新型光纖流體差壓計(jì)通過所述的基座5上的所述的高壓端裝配螺紋5. 3和所述的低壓端裝配螺紋5. 4分別與兩路外界流體壓力通過導(dǎo)壓管連接在一起，然后，通過所述的高壓端流體導(dǎo)入孔5. 2和所述的高壓端流體導(dǎo)入孔5. 5分別將外界流體壓力導(dǎo)入到高壓端承壓腔和低壓端承壓腔，這樣，當(dāng)兩路外界流體壓力存在壓差變化時(shí)，即所述的硬芯膜片4兩側(cè)的壓強(qiáng)差發(fā)生變化，引起所述的硬芯膜片4上中心硬芯處發(fā)生微位移，使所述的光纖光柵3受到拉伸或者壓縮，從而引起所述的光纖光柵3的中心反射波長的移動(dòng)，通過探測所述的光纖光柵3的中心反射波長的移動(dòng)量，即可檢測到兩路待測外界流體壓力壓差的變化信息。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例之一，并不用以限制本發(fā)明，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種新型光纖流體差壓計(jì)，由保護(hù)筒、光纖固定基座、光纖光柵、硬芯膜片、基座、尾纖和鎧裝光纜構(gòu)成，其特征在于 所述的基座由膜片裝配孔、高壓端流體導(dǎo)入孔、高壓端裝配螺紋、低壓端流體導(dǎo)入孔、低壓端裝配螺紋和保護(hù)筒裝配螺紋組成； 所述的硬芯膜片一側(cè)為平面，另一側(cè)為硬芯，即為光纖膜片固定處，用于固定所述的光纖光柵一端的尾纖，而膜片的周邊通過現(xiàn)有技術(shù)密封固定在所述的基座上所述的膜片裝配孔上； 所述的保護(hù)筒與所述的基座之間形成的腔體為承壓腔，而所述的硬芯膜片將該承壓腔分為兩部分，所述的硬芯膜片與所述的保護(hù)筒之間的腔體為高壓端承壓腔，而所述的硬芯膜片與所述的基座之間的腔體為低壓端承壓腔； 所述的光纖光柵一端的尾纖固定在所述的硬芯膜片上的光纖膜片固定處，經(jīng)預(yù)拉后，另一端的尾纖固定在所述的光纖固定基座上的光纖固定基座固定處； 所述的尾纖由所述的鎧裝光纜保護(hù)，利用密封膠將所述的鎧裝光纜的一端固定在所述的保護(hù)筒上，并進(jìn)行密封； 這樣，待測壓差發(fā)生變化時(shí)，即所述的硬芯膜片兩側(cè)的壓強(qiáng)差發(fā)生變化，引起硬芯處發(fā)生微位移，使所述的光纖光柵受到拉伸或者壓縮，從而引起所述的光纖光柵的中心反射波長的移動(dòng)，通過探測所述的光纖光柵的中心反射波長的移動(dòng)量，即可檢測到待測壓差的變化信息。
2.如權(quán)利要求I所述的新型光纖流體差壓計(jì)，其進(jìn)一步特征在于所述的硬芯膜片可以是平膜片、或者波紋膜片、或者波紋管、或者膜盒的一種。
3.如權(quán)利要求I所述的新型光纖流體差壓計(jì)，其進(jìn)一步特征在于所述的光纖光柵，可以由光纖F-P腔、或者鋼弦替代。
4.如權(quán)利要求I所述的新型光纖流體差壓計(jì)，其進(jìn)一步特征在于通過改變所述的硬芯膜片的尺寸參數(shù)、材料參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)光纖流體差壓計(jì)的靈敏系數(shù)的調(diào)整。
全文摘要
一種新型光纖流體差壓計(jì)，由保護(hù)筒、光纖固定基座、光纖光柵、硬芯膜片、基座、尾纖和鎧裝光纜組成。其中，硬芯膜片將由保護(hù)筒和基座之間形成的承壓腔分為高壓端承壓腔和低壓端承壓腔兩部分，光纖光柵一端的尾纖固定在硬芯膜片上的光纖膜片固定處，經(jīng)預(yù)拉后，另一端的尾纖固定在光纖固定基座上的光纖固定基座固定處。這樣，待測壓差發(fā)生變化時(shí)，即硬芯膜片兩側(cè)的壓強(qiáng)差發(fā)生變化，引起硬芯膜片上硬芯處發(fā)生微位移，使光纖光柵受到拉伸或者壓縮，從而引起光纖光柵的中心反射波長的移動(dòng)，通過探測光纖光柵的中心反射波長的移動(dòng)量，即可檢測到待測壓差的變化信息。本發(fā)明不受抗電磁干擾、本質(zhì)安全、測量精度高、長期穩(wěn)定性和可靠性好。
文檔編號G01L13/00GK102809460SQ20121030358
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者祝海麗 申請人:祝海麗