專利名稱：基于杠桿原理的布拉格光柵壓力盒及測(cè)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(cè)試方法。
背景技術(shù)：
光纖光柵以其抗干擾能力強(qiáng)、電絕緣性能好、耐腐蝕、體積小、傳輸損耗小等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)越來(lái)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(cè)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(qiáng)傳感器,包括一支撐筒，該支撐筒的下端為用于感受壓強(qiáng)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(cè)量壓強(qiáng)；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(diǎn)接觸，該杠桿的另一端有一凸起，該杠桿用于傳遞壓強(qiáng)。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(jiǎn)單，可實(shí)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(duì)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(cè)試方法。為實(shí)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(gè)光纖引出孔，所述的光纖光柵從一個(gè)光纖引出孔進(jìn)，從另一個(gè)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(gè)，對(duì)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(gè)應(yīng)變傳遞裝置之間設(shè)有一個(gè)彈簧。所述的兩個(gè)應(yīng)變傳遞裝置為兩個(gè)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(shí)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(shí)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(cè)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(cè)光纖光柵中心波長(zhǎng)的變化量Λ λΒ。步驟2 :推倒Λ λΒ與光纖光柵軸向應(yīng)變?chǔ)?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(zhǎng)。步驟3 :推倒膜片中心處應(yīng)變?chǔ)排c光纖光柵軸向應(yīng)變?chǔ)?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(gè)光纖引出孔，所述的光纖光柵從一個(gè)光纖引出孔進(jìn)，從另一個(gè)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(gè)，對(duì)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(gè)應(yīng)變傳遞裝置之間設(shè)有一個(gè)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(gè)應(yīng)變傳遞裝置為兩個(gè)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(cè)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(cè)光纖光柵中心波長(zhǎng)的變化量Λ λΒ.; 步驟2 :推倒Λ λΒ與光纖光柵軸向應(yīng)變?chǔ)?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(zhǎng)； 步驟3 :推倒膜片中心處應(yīng)變?chǔ)排c光纖光柵軸向應(yīng)變?chǔ)?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(cè)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(gè)光纖引出孔，所述的光纖光柵從一個(gè)光纖引出孔進(jìn)，從另一個(gè)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(gè)，對(duì)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(jiǎn)單，可實(shí)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(zhǎng)實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格量程、不同精度的測(cè)量；可靠性高，重復(fù)性好。
文檔編號(hào)G01L11/02GK103017972SQ201210488839
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)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(qiáng), 張法業(yè) 申請(qǐng)人:山東大學(xué)