專利名稱：基于杠桿原理的布拉格光柵壓力盒及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程量具，特別涉及一種用于小量程、高靈敏度的基于杠桿原理的布拉格光柵壓力盒及測試方法。
背景技術(shù)：
光纖光柵以其抗干擾能力強、電絕緣性能好、耐腐蝕、體積小、傳輸損耗小等獨特的優(yōu)勢越來越受到重視。但是裸光柵的壓力敏感系數(shù)僅僅為3pm/Mpa，這并不能滿足普通壓力測量的靈敏度的要求。專利(CN101206150A)公開了一種基于膜片撓度的光纖壓強傳感器,包括一支撐筒，該支撐筒的下端為用于感受壓強的膜片，其側(cè)壁開有兩圓孔；一光纖光柵，該光纖光柵安裝于支撐筒內(nèi)，其兩端穿過支撐筒側(cè)壁的兩圓孔，用于測量壓強；一端蓋，該端蓋安裝在 支撐筒的上端，以密封該支撐筒；一杠桿，該杠桿概似一 L形,該杠桿通過一軸平行于光纖光柵安裝于支撐筒內(nèi)部的中間，該杠桿的一端與膜片的中心點接觸，該杠桿的另一端有一凸起，該杠桿用于傳遞壓強。但是其傳感器結(jié)構(gòu)中的杠桿及彈簧組成的應(yīng)變傳遞結(jié)構(gòu)中彈簧與傳感器外殼內(nèi)壁相連，這加大了傳感器加工難度，亦有可能增加傳感器制作成本。本發(fā)明所涉及傳感器制作工藝簡單，可實現(xiàn)完整的外部制作，降低產(chǎn)品成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對裸光柵壓力敏感系數(shù)低下的問題，結(jié)合平面膜片及杠桿結(jié)構(gòu)兩種光柵增敏提出一種基于杠桿原理的布拉格光柵壓力盒及測試方法。為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的方案為基于杠桿原理的布拉格光柵壓力盒，主要包括平膜片、外殼、應(yīng)變傳遞裝置、光纖光柵及光纖引出孔；所述的外殼的上端設(shè)有平膜片，外殼的下端設(shè)有兩個光纖引出孔，所述的光纖光柵從一個光纖引出孔進，從另一個光纖引出孔出，所述的平膜片通過應(yīng)變傳遞裝置連接到光纖光柵；所述的應(yīng)變傳遞裝置有兩個，對稱設(shè)置于平膜片的下方，上面與平膜片接觸，下面與光纖光柵接觸。所述的兩個應(yīng)變傳遞裝置之間設(shè)有一個彈簧。所述的兩個應(yīng)變傳遞裝置為兩個鉸接在一起的概似L型的杠桿。所述的應(yīng)變傳遞裝置通過支架與外殼相連。平膜片及應(yīng)變傳遞裝置主要的功能是實現(xiàn)光纖光柵壓力敏感系數(shù)的增大。光纖引出孔的主要作用為實現(xiàn)光纖的引出及壓力盒的組網(wǎng)。所述的基于杠桿原理的布拉格光柵壓力盒的測量方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1:通過光纖光柵解調(diào)裝置，檢測光纖光柵中心波長的變化量Λ λΒ。步驟2 :推倒Λ λΒ與光纖光柵軸向應(yīng)變ε λ之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，關(guān)系式為Δ λΒ = Ab(1-P6) ε λ
式中Pe為光纖光柵的有效彈光系數(shù)，光纖光柵中心波長。步驟3 :推倒膜片中心處應(yīng)變ε與光纖光柵軸向應(yīng)變ε λ之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為
權(quán)利要求
1.基于杠桿原理的布拉格光柵壓力盒，主要包括平膜片、外殼、應(yīng)變傳遞裝置、光纖光柵及光纖引出孔；其特征在于所述的外殼的上端設(shè)有平膜片，外殼的下端設(shè)有兩個光纖引出孔，所述的光纖光柵從一個光纖引出孔進，從另一個光纖引出孔出，所述的平膜片通過應(yīng)變傳遞裝置連接到光纖光柵；所述的應(yīng)變傳遞裝置有兩個，對稱設(shè)置于平膜片的下方，上面與平膜片接觸，下面與光纖光柵接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的基于杠桿原理的布拉格光柵壓力盒，其特征在于所述的兩個應(yīng)變傳遞裝置之間設(shè)有一個彈簧。
3.如權(quán)利要求1所述的基于杠桿原理的布拉格光柵壓力盒，其特征在于所述的兩個應(yīng)變傳遞裝置為兩個鉸接在一起的概似L型的杠桿。
4.如權(quán)利要求1所述的基于杠桿原理的布拉格光柵壓力盒，其特征在于所述的應(yīng)變傳遞裝置通過支架與外殼相連。
5.如權(quán)利要求1所述的基于杠桿原理的布拉格光柵壓力盒的測量方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟1:通過光纖光柵解調(diào)裝置，檢測光纖光柵中心波長的變化量Λ λΒ.; 步驟2 :推倒Λ λΒ與光纖光柵軸向應(yīng)變ε λ之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，關(guān)系式為AAb=X B (1-Pe) ε λ 式中Pe為光纖光柵的有效彈光系數(shù)，λ B為光纖光柵中心波長； 步驟3 :推倒膜片中心處應(yīng)變ε與光纖光柵軸向應(yīng)變ε λ之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為
全文摘要
本發(fā)明公開了基于杠桿原理的布拉格光柵壓力盒及測試方法，主要包括平膜片、外殼、應(yīng)變傳遞裝置、光纖光柵及光纖引出孔；所述的外殼的上端設(shè)有平膜片，外殼的下端設(shè)有兩個光纖引出孔，所述的光纖光柵從一個光纖引出孔進，從另一個光纖引出孔出，所述的平膜片通過應(yīng)變傳遞裝置連接到光纖光柵；所述的應(yīng)變傳遞裝置有兩個，對稱設(shè)置于平膜片的下方，上面與平膜片接觸，下面與光纖光柵接觸。本發(fā)明的有益效果是制作工藝簡單，可實現(xiàn)完整的外部制作，降低產(chǎn)品成本；拓展性好，可通過改變應(yīng)變傳遞裝置臂長實現(xiàn)不同規(guī)格量程、不同精度的測量；可靠性高，重復(fù)性好。
文檔編號G01L11/02GK103017972SQ201210488839
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者蔣善超, 王靜, 隋青美, 王正方, 王寧, 路士增, 楊帥, 賈磊, 曹玉強, 張法業(yè) 申請人:山東大學(xué)