本實用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及到一種基于往復(fù)式氣動結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力傳感器。

背景技術(shù)：

傳感器作為信息獲取的重要手段，與通信技術(shù)和計算機技術(shù)共同構(gòu)成信息技術(shù)的三大支柱。傳統(tǒng)的傳感器多采用電量輸出式傳感器進行測量，存在測量精度不高、易受外界干擾而失效(水、電磁輻射)等問題。

光纖光柵是20世紀90年代以來國際上新興的一種有著廣泛應(yīng)用前景的、性能優(yōu)良的反射濾波無源敏感元件，通過Bragg光柵反射波長的偏移來感應(yīng)外界微小應(yīng)變變化而實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)在線測量。其基本原理為：光纖光柵傳感器是利用特殊技術(shù)在光纖中寫入特殊結(jié)構(gòu)形成的波長調(diào)制傳感器。由耦合模理論可知，光纖光柵(FBG)的中心反射波長可表示為：

λ_B＝2n_effΛ 式(1)

式(1)中，n_eff為導(dǎo)模的有效折射率，Λ為光纖光柵的周期，n_eff和Λ受到溫度和應(yīng)變的影響。因此可以通過解調(diào)光纖光柵反射波長λ_B的偏移，對外界物理量的改變進行推算。

光纖光柵傳感器具有測試精度高，抗電磁干擾能力強，測量頻帶，易于布設(shè)、準分布式測量(陣列式布置)等多種優(yōu)點，鑒于此，光纖光柵傳感技術(shù)已廣泛用于軍事、國防、航天航空、工礦企業(yè)、能源、環(huán)保、工業(yè)控制、醫(yī)藥衛(wèi)生、建筑交通等領(lǐng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出了一種基于往復(fù)式氣動結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力傳感器，該壓力傳感器測量精度高、可以測量各個方向上的壓力。

本實用新型所述的一種基于往復(fù)式氣動結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力傳感器，所述傳感器包括活塞外壁101、可承壓活塞102、充氣調(diào)節(jié)裝置103、彈性氣囊104、彈性繩索105、光纖光柵傳感器106和傳輸光纖107；活塞外壁101與活塞102構(gòu)成缸狀的密閉氣體外腔；彈性氣囊104位于密閉氣體外腔內(nèi)，形成密閉氣體內(nèi)腔；彈性繩索105水平崩直經(jīng)過彈性氣囊104的中心，其兩端連接在彈性氣囊104內(nèi)壁上；彈性繩索105上還設(shè)有光纖光柵傳感器106；傳輸光纖107一端連接光纖光柵傳感器106，另一端連接到光纖光柵解調(diào)儀上。

本實用新型所述的一種基于往復(fù)式氣動結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力傳感器，所述可承壓活塞102為金屬外殼內(nèi)設(shè)隔熱夾層的結(jié)構(gòu)。

本實用新型所述的一種基于往復(fù)式氣動結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力傳感器，所述可承壓活塞102的上部有受力裝置。

本實用新型所述的一種基于往復(fù)式氣動結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力傳感器，所述充氣調(diào)節(jié)裝置103由壓力計和充氣裝置構(gòu)成,能對密閉氣體外腔和密閉氣體內(nèi)腔進行充氣，實現(xiàn)整個傳感器的量程可調(diào)，同時實現(xiàn)該壓力傳感器傳感器的調(diào)零。

本實用新型所述的一種基于往復(fù)式氣動結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力傳感器，所述密閉氣體外腔和密閉氣體內(nèi)腔內(nèi)的氣體相同。

本實用新型所述的一種基于往復(fù)式氣動結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力傳感器，所述密閉氣體外腔的上部端口設(shè)有卡子，限制可承壓活塞102的滑動的最上端。

工作原理：活塞外壁101與可承壓的活塞102構(gòu)成密閉氣體外腔；彈性氣囊104構(gòu)成密閉氣體內(nèi)腔?？沙袎夯钊?02的將上表面接收的垂直壓力轉(zhuǎn)變?yōu)槊荛]氣體外腔的氣壓變化，同時密閉氣體內(nèi)腔的氣壓發(fā)生變化，進而使彈性氣囊104發(fā)生形變引起彈性繩索105的伸縮，利用布置在彈性繩索105上的光纖光柵傳感器106可以測量彈性繩索105的變形量，最后利用光纖光柵傳感器106的反射光波長偏移值來推算可承壓活塞102上測量壓力的變化值。通過充氣調(diào)節(jié)裝置103可以同時向密閉氣體外腔和密閉氣體內(nèi)腔沖氣，并進行調(diào)零，可以增大密閉氣體腔內(nèi)的氣體壓強，進而改變了該傳感器的量程，測量更大的測量壓力。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述的基于往復(fù)式氣動結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力傳感器具有如下特點：測量的壓力可以是任何方向的，需要利用充氣調(diào)節(jié)調(diào)零；利用氣體壓強來感應(yīng)測量壓力的改變，測量精度較高；充氣調(diào)節(jié)裝置的引入可以實現(xiàn)腔內(nèi)氣體壓力可調(diào)，進而實現(xiàn)該傳感器的量程可調(diào)。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的傳感器示意圖；活塞外壁-101、可承壓活塞-102、充氣調(diào)節(jié)裝置-103、彈性氣囊-104、彈性繩索-105、光纖光柵傳感器-106、傳輸光纖-107。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例對本實用新型所述的傳感器做進一步說明，但是本實用新型的保護范圍并不限于此。

實施例1

一種基于往復(fù)式氣動結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力傳感器，包括活塞外壁、可承壓活塞、充氣調(diào)節(jié)裝置、彈性氣囊、彈性繩索、光纖光柵傳感器、傳輸光纖。所述活塞外壁與可承壓活塞構(gòu)成密閉的氣體腔，承受外界壓力；彈性氣囊固定在活塞內(nèi)部，隨著活塞的伸縮可以自由漲大縮?。还饫w光柵固定在彈性氣囊外部的彈性繩索上，隨著氣囊的自由形變產(chǎn)生形變?；钊獗诓捎媒饘偻鈿ぜ痈魺醿?nèi)層的結(jié)構(gòu)，活塞接觸部位盡可能光滑，調(diào)零裝置的接入口、傳輸光纖的輸出口密閉，防止整個結(jié)構(gòu)失壓?；钊獗诘纳喜慷丝谟锌ㄗ?，限制活塞的滑動的最上端。可承壓活塞采用金屬外殼加隔熱夾層的結(jié)構(gòu)，活塞與外壁的應(yīng)光滑接觸，盡可能自由滑動?？沙袎夯钊喜坑惺芰ρb置，可以平穩(wěn)接受來自上部的垂直應(yīng)力作用。充氣調(diào)節(jié)裝置由壓力計和充氣裝置構(gòu)成，可以對活塞腔內(nèi)和彈性氣囊內(nèi)進行充氣，實現(xiàn)整個傳感器的量程可調(diào)，同時實現(xiàn)該傳感器的調(diào)零。彈性氣囊充滿于活塞腔內(nèi)同樣的氣體，氣囊可調(diào)根據(jù)氣體壓力自由漲縮。彈性繩索纏繞在彈性氣囊的一個赤道平面上，可以隨著彈性氣囊大小的變化，自由伸縮；該繩索應(yīng)不影響彈性氣囊的自由形變。光纖光柵傳感器安置在彈性繩索上，隨著彈性繩索的伸縮而產(chǎn)生自由形變，實現(xiàn)光纖光柵反射波長的偏移。傳輸光纖連接光纖光柵傳感器和光纖光柵解調(diào)儀，實現(xiàn)光信號的傳輸。