基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種氣壓傳感結(jié)構(gòu)，具體涉及一種基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣壓是一個(gè)重要的物理量，航空航天、化工、紡織、食品、醫(yī)藥、倉(cāng)儲(chǔ)、農(nóng)業(yè)、礦業(yè)和建筑等行業(yè)的生產(chǎn)安全對(duì)氣壓的要求都非常嚴(yán)格。特別是地下工程，由于通風(fēng)、有害氣體等因素對(duì)氣壓控制要求極為嚴(yán)格。氣壓傳感器是用于測(cè)量氣體的絕對(duì)壓強(qiáng)，目前很多空氣的氣壓傳感器的主要部件為變?nèi)菔焦枘ず?。?dāng)該變?nèi)莨枘ず型饨绱髿鈮毫Πl(fā)生變化時(shí)頂針動(dòng)作，單晶硅膜盒隨著發(fā)生彈性變形，從而引起硅膜盒平行板電容器電容量的變化來(lái)控制氣壓傳感器。但半導(dǎo)體壓力傳感器制作工藝復(fù)雜，需要精密的電學(xué)元器件，由于需要不間斷監(jiān)測(cè)耗能比較大，需要經(jīng)常校正。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)。該氣壓傳感結(jié)構(gòu)利用布拉格光柵反射光在壓力或拉力的作用下中心波長(zhǎng)將發(fā)生漂移的原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定可建立波長(zhǎng)漂移與應(yīng)力或應(yīng)變的變化關(guān)系曲線，從而可以測(cè)出氣壓，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，功耗低，靈敏度高。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括上端開口的殼體、用于封閉所述殼體上端開口的薄膜和安裝在所述殼體的上端且用于支撐所述薄膜的拱形支撐架，所述殼體內(nèi)部形成密閉空腔，所述密閉空腔內(nèi)設(shè)置有彈性梁和連接桿，所述彈性梁水平布設(shè)在所述密閉空腔內(nèi)，所述彈性梁的兩端均與所述殼體的內(nèi)壁連接，所述連接桿的下端與彈性梁的中部連接，所述連接桿的上端與拱形支撐架相連接，所述彈性梁的內(nèi)部嵌有沿其長(zhǎng)度方向延伸的光纖，所述光纖的一端通過(guò)光纖耦合器連接有光源，所述光纖上刻有布拉格光柵，所述殼體的側(cè)壁設(shè)置有氣體入
□ O
[0005]上述的基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述彈性梁兩端的厚度均大于其中部的厚度。
[0006]上述的基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述拱形支撐架包括中心板和繞所述中心板周向設(shè)置的多個(gè)弧形支撐桿，所述弧形支撐桿的一端與中心板連接，所述弧形支撐桿的另一端與殼體的內(nèi)壁連接。
[0007]上述的基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接桿的上端插入所述中心板，所述中心板上開設(shè)有供所述連接桿上端伸入的盲孔，所述連接桿的下端設(shè)置有卡接在所述彈性梁上的U形夾頭。
[0008]上述的基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接桿的上端一體成型設(shè)置有穩(wěn)定塊，所述中心板上設(shè)置有供所述穩(wěn)定塊上端伸入的凹槽。
[0009]上述的基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述殼體的內(nèi)壁設(shè)置有用于固定所述弧形支撐桿的環(huán)形筋板。
[0010]上述的基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述殼體的內(nèi)壁設(shè)置有用于支撐所述彈性梁的支撐圈。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)新穎合理。
[0013]2、本實(shí)用新型對(duì)彈性梁的軸向應(yīng)力極其敏感，在壓力或拉力的作用下布拉格光柵反射光的中心波長(zhǎng)將發(fā)生漂移，通過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定可建立波長(zhǎng)漂移與應(yīng)力或應(yīng)變的變化關(guān)系曲線，具有良好的線性變化關(guān)系，該傳感結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，功耗低，靈敏度高。
[0014]3、本實(shí)用新型所述彈性梁中間薄兩端厚。這樣能夠使彈性梁快速變形，提高了彈性梁的靈敏度。
[0015]4、本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)成本低，使用效果好，便于推廣使用。
[0016]綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)新穎合理，工作可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，便于推廣使用。
[0017]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為圖1的俯視圖。
[0020]圖3為本實(shí)用新型連接桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4為圖3的左視圖。
[0022]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0023]I一殼體；2—環(huán)形筋板；3—薄膜；
[0024]4一拱形支撐架； 4-1 一中心板；4-2—弧形支撐桿；
[0025]4-3—凹槽；5—連接桿；5-1 —穩(wěn)定塊；
[0026]5-2一U形夾頭； 6—光纖；7—布拉格光柵；
[0027]8—彈性梁；9一支撐圈；10—光源；
[0028]11 —光纖耦合器； 12—?dú)怏w入口。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如圖1所不的一種基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，包括上端開口的殼體1、用于封閉所述殼體I上端開口的薄膜3和安裝在所述殼體I的上端且用于支撐所述薄膜3的拱形支撐架4，所述殼體I內(nèi)部形成密閉空腔，所述密閉空腔內(nèi)設(shè)置有彈性梁8和連接桿5，所述彈性梁8水平布設(shè)在所述密閉空腔內(nèi)，所述彈性梁8的兩端均與所述殼體I的內(nèi)壁連接，所述連接桿5的下端與彈性梁8的中部連接，所述連接桿5的上端與拱形支撐架4相連接，所述彈性梁8的內(nèi)部嵌有沿其長(zhǎng)度方向延伸的光纖6，所述光纖6的一端通過(guò)光纖耦合器11連接有光源10，所述光纖6上刻有布拉格光柵7，所述殼體I的側(cè)壁設(shè)置有氣體入P 12。
[0030]本實(shí)施例中，該氣壓傳感結(jié)構(gòu)在使用時(shí)，通過(guò)所述氣體入口 12給密閉空腔內(nèi)通入恒定壓力的氣體，當(dāng)外界氣壓大于密閉空腔內(nèi)的氣壓時(shí)，薄膜3受壓并擠壓拱形支撐架4，壓力通過(guò)連接桿5傳遞至載有布拉格光柵7的彈性梁8，將迫使彈性梁8拉伸，由于光纖6與彈性梁8沒(méi)有相對(duì)位移，布拉格光柵7的波長(zhǎng)漂移量大小與外界氣壓大小成線性變化。當(dāng)外界氣壓小于所述密閉空腔內(nèi)的氣壓時(shí)，薄膜3膨脹將迫使彈性梁8收縮，同樣通過(guò)布拉格光柵7的波長(zhǎng)漂移大小可間接測(cè)量外界氣壓大小。所述光纖6留有尾纖與波長(zhǎng)解調(diào)儀相連接，測(cè)量波長(zhǎng)漂移間接測(cè)量氣壓。
[0031]如圖1所示，所述彈性梁8兩端的厚度均大于其中部的厚度。這樣能夠使彈性梁8快速變形，提高了彈性梁8的靈敏度。
[0032]如圖2所示，所述拱形支撐架4包括中心板4-1和繞所述中心板4-1周向設(shè)置的多個(gè)弧形支撐桿4-2，所述弧形支撐桿4-2的一端與中心板4-1連接，所述弧形支撐桿4-2的另一端與殼體I的內(nèi)壁連接。通過(guò)設(shè)置所述拱形支撐架4，能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜3的支撐，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。
[0033]如圖3和圖4所示，所述連接桿5的上端插入所述中心板4-1，所述中心板4_1上開設(shè)有供所述連接桿5上端伸入的盲孔，所述連接桿5的下端設(shè)置有卡接在所述彈性梁8上的U形夾頭5-2。本實(shí)施例中，所述連接桿5的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)彈性梁8與拱形支撐架4的有效、快速的連接。
[0034]如圖3和圖4所示，所述連接桿5的上端一體成型設(shè)置有穩(wěn)定塊5-1，所述中心板4-1上設(shè)置有供所述穩(wěn)定塊5-1上端伸入的凹槽4-3。通過(guò)設(shè)置穩(wěn)定塊5-1，能夠提高連接桿5與中心板4-1的連接強(qiáng)度。
[0035]如圖1所示，所述殼體I的內(nèi)壁設(shè)置有用于固定所述弧形支撐桿4-2的環(huán)形筋板2。
[0036]如圖1所示，所述殼體I的內(nèi)壁設(shè)置有用于支撐所述彈性梁8的支撐圈9。
[0037]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括上端開口的殼體(1)、用于封閉所述殼體(I)上端開口的薄膜(3)和安裝在所述殼體(I)的上端且用于支撐所述薄膜(3)的拱形支撐架(4)，所述殼體(I)內(nèi)部形成密閉空腔，所述密閉空腔內(nèi)設(shè)置有彈性梁(8)和連接桿(5)，所述彈性梁(8)水平布設(shè)在所述密閉空腔內(nèi)，所述彈性梁(8)的兩端均與所述殼體(I)的內(nèi)壁連接，所述連接桿(5)的下端與彈性梁(8)的中部連接，所述連接桿(5)的上端與拱形支撐架(4)相連接，所述彈性梁(8)的內(nèi)部嵌有沿其長(zhǎng)度方向延伸的光纖(6)，所述光纖￠)的一端通過(guò)光纖耦合器(11)連接有光源(10)，所述光纖(6)上刻有布拉格光柵(7)，所述殼體(I)的側(cè)壁上設(shè)置有氣體入口(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述彈性梁(8)兩端的厚度均大于其中部的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述拱形支撐架⑷包括中心板(4-1)和繞所述中心板(4-1)周向設(shè)置的多個(gè)弧形支撐桿(4-2)，所述弧形支撐桿(4-2)的一端與中心板(4-1)連接，所述弧形支撐桿(4-2)的另一端與殼體⑴的內(nèi)壁連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接桿(5)的上端插入所述中心板(4-1)，所述中心板(4-1)上開設(shè)有供所述連接桿(5)上端伸入的盲孔，所述連接桿(5)的下端設(shè)置有卡接在所述彈性梁(8)上的U形夾頭(5-2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接桿(5)的上端一體成型設(shè)置有穩(wěn)定塊(5-1)，所述中心板(4-1)上設(shè)置有供所述穩(wěn)定塊(5-1)上端伸入的凹槽(4-3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述殼體(I)的內(nèi)壁設(shè)置有用于固定所述弧形支撐桿(4-2)的環(huán)形筋板(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述殼體(I)的內(nèi)壁設(shè)置有用于支撐所述彈性梁(8)的支撐圈(9)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于光纖布拉格光柵的氣壓傳感結(jié)構(gòu)，包括上端開口的殼體、用于封閉殼體上端開口的薄膜和用于支撐薄膜的拱形支撐架，殼體內(nèi)部形成密閉空腔，密閉空腔內(nèi)設(shè)置彈性梁和連接桿，彈性梁水平布設(shè)在密閉空腔內(nèi)，彈性梁兩端均與殼體內(nèi)壁連接，連接桿下端與彈性梁中部連接，連接桿上端與拱形支撐架連接，彈性梁內(nèi)部嵌有沿其長(zhǎng)度方向延伸的光纖，光纖一端通過(guò)光纖耦合器連接光源，光纖上刻有布拉格光柵，殼體側(cè)壁設(shè)置氣體入口。該氣壓傳感結(jié)構(gòu)利用布拉格光柵反射光在壓力或拉力的作用下中心波長(zhǎng)將發(fā)生漂移的原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定可建立波長(zhǎng)漂移與應(yīng)力或應(yīng)變的變化關(guān)系曲線，從而可以測(cè)出氣壓，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，功耗低，靈敏度高。
【IPC分類】G01L11-02
【公開號(hào)】CN204612855
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520338768
【發(fā)明人】張渤
【申請(qǐng)人】西安科技大學(xué)
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月23日