專利名稱：一種溫度實時精確補償的光纖光柵壓力傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光纖光柵壓力傳感器，更具體說，它涉及一種溫度實時精確補償的光纖光柵壓力傳感器。
背景技術：
光纖光柵是20世紀90年代以來在國際上新興的一種基礎性光纖無源器件。壓力傳感器在測量水深、油井壓力等方面具有廣泛的應用，光纖光柵壓力傳感器由于其抗電磁干擾、耐腐蝕、測量精度高等優(yōu)點成為了人們研究的熱點。目前光纖光柵壓力傳感器的結構主要有聚合物封裝、中空玻璃封裝、平面薄板封裝以及金屬波紋管封裝等。由于光纖光柵的溫度和應變交叉敏感性，各種結構都有各自的溫度補償結構及算法，但都只能實現(xiàn)靜態(tài)溫度補償，即傳感器只能在一個溫度相對固定的場合才能實現(xiàn)溫度補償。而一旦用于溫度快速變化的測壓環(huán)境中，溫度補償的效果將大大降低甚至失效，從而造成測壓誤差的增大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種結構合理，精度高，穩(wěn)定性好的溫度實時精確補償的光纖光柵壓力傳感器。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。這種溫度實時精確補償的光纖光柵壓力傳感器，包括傳感器核心，所述傳感器核心從左到右依次包括彈性增敏單元、測壓光柵、溫補光柵、黃銅管、不銹鋼管，所述測壓光柵和溫補光柵均設在一條貫穿所有部件的光纖上，其中測壓光柵通過彈性增敏單元的光柵固定桿與其粘接固定，溫補光柵用膠灌封于黃銅管內。作為優(yōu)選所述彈性增敏單元其有效受壓直徑為10mnTl2mm，厚度為O. 5mnTL Omm0作為優(yōu)選所述彈性增敏單元材料為17 — 7PH彈性不銹鋼。作為優(yōu)選所述測壓光柵和溫補光柵均為布拉格光纖光柵，柵區(qū)長度為12mnTl5mm,反射率不小于80%,兩者串聯(lián)，間隔為5mm,柵區(qū)兩端尾纖長度不小于lm。作為優(yōu)選所述黃銅管的長度為15mm。作為優(yōu)選所述傳感器核心設于固定骨架內，所述光纖上套有不銹鋼管并與其粘接固定，所述不銹鋼管設于固定骨架上。作為優(yōu)選所述固定骨架上設有密封塊，所述彈性增敏單元、固定骨架和密封塊共同組成一個密閉的空氣腔。作為優(yōu)選所述光纖在穿過固定骨架的尾纖上設有用于保護的光纖護套、尾纖保護套。作為優(yōu)選所述固定骨架和彈性增敏單元的接縫處為激光密封焊接。作為優(yōu)選所用灌封膠和粘結劑均為353ND膠。
本發(fā)明的有益效果是(1)溫度能夠實時精確補償兩個光柵對溫度變化同時響應，解決了一般光纖光柵壓力傳感器無法實現(xiàn)在快速變溫環(huán)境中測壓的難題。且溫補光柵通過封裝后具有較高的溫度靈敏度，能對密閉空氣腔內的溫度進行高精度測量。(2 )測壓分辨率高在現(xiàn)有的解調儀分辨率下，能實現(xiàn)O. 005MP的液壓分辨率。(3)結構相對較簡單，不存在機械傳遞，傳感器穩(wěn)定性好。能夠對溫度進行實時補償，消除了光纖光柵的應變一溫度交叉敏感效應；測壓分辨率非常高，在現(xiàn)有的解調儀分辨率下，能實現(xiàn)O. 005MP的液壓分辨率；結構相對較簡單，不存在機械傳遞，傳感器穩(wěn)定性好。


圖1為本發(fā)明示意圖；圖2為本發(fā)明剖視圖；圖3為光柵施加預拉力示意圖；附圖標記彈性增敏單元1、測壓光柵2、溫補光柵3、固定骨架4、密封塊5、黃銅管6、不銹鋼管7、光纖護套8、尾纖保護套9、光纖10、光柵固定桿11。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步描述。雖然本發(fā)明將結合較佳實施例進行描述，但應知道，并不表示本發(fā)明限制在所述實施例中。相反，本發(fā)明將涵蓋可包含在有附后權利要求書限定的本發(fā)明的范圍內的替換物、改進型和等同物。參見圖1至圖3所示，一種溫度實時精確補償的光纖光柵壓力傳感器，以彈性良好的17 - 7PH不銹鋼作為彈性增敏單元材料，給光柵加以一定的預拉力，并將溫補光柵用膠灌封于黃銅管內。當傳感器受外界壓力作用時，測壓光柵和溫補光柵具有不同的壓力靈敏度，而兩者對壓力的響應時間相同；當傳感器所處環(huán)境溫度變化時，兩個光柵的溫度系數不同，而兩者同時對溫度響應時間也相同。因此，即使傳感器處于一個溫度快速變化的測壓環(huán)境中，只要測得兩個光柵的波長漂移量，就能解算出外界環(huán)境壓力和溫度的變化量。其公式為
權利要求
1.ー種溫度實時精確補償的光纖光柵壓カ傳感器,包括傳感器核心,其特征在于所述傳感器核心從左到右依次包括弾性增敏單元(I)、測壓光柵(2)、溫補光柵(3)、黃銅管(6)和不銹鋼管(7)，所述測壓光柵⑵和溫補光柵(3)均設在一條貫穿所有部件的光纖(10)上，其中測壓光柵(2)通過彈性增敏單元(I)的光柵固定桿(11)與其粘接固定，溫補光柵(3)用膠灌封于黃銅管(6)內。
2.根據權利要求1所述的溫度實時精確補償的光纖光柵壓カ傳感器，其特征在于所述彈性增敏單元(I)其有效受壓直徑為10mn~l2mm，厚度為0. 5mn~l. 0mm。
3.根據權利要求2所述的溫度實時精確補償的光纖光柵壓カ傳感器，其特征在于所述彈性增敏單元(I)材料為17 — 7PH彈性不銹鋼。
4.根據權利要求1所述的溫度實時精確補償的光纖光柵壓カ傳感器，其特征在于所述測壓光柵(2)和溫補光柵(3)均為布拉格光纖光柵，柵區(qū)長度為12mn~l5mm，反射率不小于80%,兩者串聯(lián)，間隔為5mm,柵區(qū)兩端尾纖長度不小于lm。
5.根據權利要求1所述的溫度實時精確補償的光纖光柵壓カ傳感器，其特征在于所述黃銅管(6)的長度為15mm。
6.根據權利要求1所述的溫度實時精確補償的光纖光柵壓カ傳感器，其特征在于所述傳感器核心設于固定骨架(4)內，所述光纖(10)上套有不銹鋼管(7)并與其粘接固定，所述不銹鋼管(7)設于固定骨架(4)上。
7.根據權利要求6所述的溫度實時精確補償的光纖光柵壓カ傳感器，其特征在于所述固定骨架(4)上設有密封塊(5)，所述彈性增敏單元(1)、固定骨架(2)和密封塊(5)共同組成ー個密閉的空氣腔。
8.根據權利要求6所述的溫度實時精確補償的光纖光柵壓カ傳感器，其特征在于所述光纖(10)在穿過固定骨架(4)的尾纖上設有用于保護的光纖護套(8)、尾纖保護套(9)。
9.根據權利要求6所述的溫度實時精確補償的光纖光柵壓カ傳感器，其特征在于所述固定骨架(4)和弾性增敏單元(1)的接縫處為激光密封焊接。
10.根據權利要求1所述的溫度實時精確補償的光纖光柵壓カ傳感器，其特征在于所用灌封膠和粘結劑均為353ND膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溫度實時精確補償的光纖光柵壓力傳感器，包括傳感器核心，所述傳感器核心從左到右依次包括彈性增敏單元、測壓光柵、溫補光柵、黃銅管、不銹鋼管，所述測壓光柵和溫補光柵均設在一條貫穿所有部件的光纖上，其中測壓光柵通過彈性增敏單元的光柵固定桿與其粘接固定，溫補光柵用膠灌封于黃銅管內。本發(fā)明的有益效果是能夠對溫度進行實時補償，消除了光纖光柵的應變——溫度交叉敏感效應；測壓分辨率非常高，在現(xiàn)有的解調儀分辨率下，能實現(xiàn)0.005MP的液壓分辨率；結構相對較簡單，不存在機械傳遞，傳感器穩(wěn)定性好。
文檔編號G01L11/02GK103033308SQ20121054924
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2012年12月17日
發(fā)明者何少靈, 桑衛(wèi)兵, 葛輝良, 潘雪 申請人:中國船舶重工集團公司第七一五研究所