專利名稱：一種浮子式光纖Bragg光柵Pb-Sn熔融合金密度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量熔融合金密度的浮子式光纖Bragg光柵Pb-Sn熔融合金密度傳感器，屬光電子測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
密度作為各種物質(zhì)的重要物性參數(shù)之一，它的測量廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代國防、科技、工業(yè)等領(lǐng)域。熔融合金因自身高溫等因素使一般液體密度計難以直接應(yīng)用于對它的測量。目前研究熔融態(tài)物質(zhì)密度的方法有Y射線法、改良靜滴法。Y射線密度計是采用Y射線 透射原理，可非接觸測量密封罐、槽、管道內(nèi)物質(zhì)的密度，其對放射源的選擇、安裝條件有嚴格限制，需根據(jù)不同的測量對象要作不同程度的現(xiàn)場標定。改良靜滴法是通過上下兩個坩堝對其間的熔融合金擠壓而在預(yù)先設(shè)置的圓柱孔隙內(nèi)形成一個類圓柱狀的形體，通過CXDcamera與X射線發(fā)射裝置對這個形體成像，輸入計算機后經(jīng)特征提取等圖像處理后計算出該部分合金體積，進而計算出合金密度，但該方法對操作使用所需的軟、硬件環(huán)境及測量手段要求嚴格，難以實現(xiàn)便攜式實時測量。

實用新型內(nèi)容針對上述問題，本實用新型提供一種能夠精確測量Pb-Sn熔融合金密度的光纖Bragg光柵密度傳感器，內(nèi)部灌鉛的錐形浮子受浮力、重力作用使浮力傳遞桿受拉，通過鋼條等臂杠桿、連桿對固定在保護筒上的等強度懸臂梁的右端產(chǎn)生向上的拉力，使等強度懸臂梁發(fā)生撓度變形，進而引起粘貼在懸臂梁上、下表面的光纖Bragg光柵中心反射波長的移位，據(jù)浮子所受浮力與熔融合金密度的線性關(guān)系計算出該溫度下熔融合金的密度。通過測量置于熔融合金中的錐形浮子的浮力從而實現(xiàn)對熔融合金密度的實時監(jiān)測。本實用新型采用的技術(shù)方案一種浮子式光纖Bragg光柵Pb-Sn熔融合金密度傳感器，包括鋼條等臂杠桿I、浮力傳遞桿2、浮子限定桿3、錐形浮子4、光纖Bragg光柵6、等強度懸臂梁7、密封底座10、保護筒11、連桿套筒12、連桿13、測溫光柵14、限定孔15、輸入輸出光纖17，升降齒輪18，固定插銷19、外邊手柄20，支撐體21，通孔122和通孔1123 ;錐形浮子4穿過浮子限定桿3上的限定孔15掛接在浮力傳遞桿2上，浮子限定桿3右端焊接于保護筒11支撐體上，浮力傳遞桿2與連桿13活動連接于鋼條等臂杠桿I兩端。鋼條等臂杠桿I與保護筒11支撐體鉸鏈連接，連桿13下端與等強度懸臂梁7右端固定連接，連桿套筒12下部與保護筒11頂部連接，等強度懸臂梁7左端固定于保護筒11內(nèi)壁，等強度懸臂梁7上、下表面分別貼有光纖Bragg光柵6,測溫光柵14粘貼于連桿套筒12內(nèi)壁,輸入輸出光纖17通過連桿套筒12向外引出并與分析設(shè)備相連，密封底座10與保護筒11連接，支撐體21固定在保護筒11上，支撐體21的頂部設(shè)有可以和升降齒輪18相互咬合的齒條，支撐體21上設(shè)有通孔I 22，升降齒輪18與外邊手柄20連接，外邊手柄20設(shè)有通孔Π 23，固定插銷19可以同時穿過通孔I Li和通孔Π 23。為了防止沸騰的熔融合金濺入連桿套筒12而影響測量，支撐體21設(shè)有防濺網(wǎng)罩16。所述的錐形浮子4外形為倒錐體、外層為陶瓷材料以減小熔融合金粘附，錐形浮子4內(nèi)部灌鉛使其密度大于熔融合金密度。本實用新型的有益效果是本實用新型中傳感器置于熔融合金中，在線監(jiān)測；傳感器主體部分置于熔融合金中，并未直接與外界接觸，具有很強的抗干擾能力；采用等強度懸臂梁作為波長調(diào)諧方式，且熔融合金密度與浮子所受浮力具有線性關(guān)系，使傳感器具有優(yōu)良的線性度。

圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖?！0009]圖中1-鋼條等臂杠桿，2-浮力傳遞桿，3-浮子限定桿，4-錐形浮子，5-熔融合金，6-光纖Bragg光柵，7-等強度懸臂梁，8-合金容器，9-加熱裝置，10-密封底座，11-保護筒,12-連桿套筒,13-連桿，14-測溫光柵，15-限定孔,16-防派網(wǎng)罩，17-輸入輸出光纖，18-升降齒輪，19-固定插銷，20-外連手柄，21-支撐體，22-通孔I，23-通孔II。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明，以方便技術(shù)人員理解。如圖I所示一種浮子式光纖Bragg光柵Pb-Sn熔融合金密度傳感器，包括鋼條等臂杠桿I、浮力傳遞桿2、浮子限定桿3、錐形浮子4、光纖Bragg光柵6、等強度懸臂梁7、密封底座10、保護筒11、連桿套筒12、連桿13、測溫光柵14、限定孔15、輸入輸出光纖17，升降齒輪18，固定插銷19、外邊手柄20，支撐體21，通孔122和通孔1123 ;錐形浮子4穿過浮子限定桿3上的限定孔15掛接在浮力傳遞桿2上，浮子限定桿3右端焊接于保護筒11支撐體上，浮力傳遞桿2與連桿13活動連接于鋼條等臂杠桿I兩端。鋼條等臂杠桿I與保護筒11支撐體鉸鏈連接，連桿13下端與等強度懸臂梁7右端固定連接，連桿套筒12下部與保護筒11頂部連接，等強度懸臂梁7左端固定于保護筒11內(nèi)壁，等強度懸臂梁7上、下表面分別貼有光纖Bragg光柵6,測溫光柵14粘貼于連桿套筒12內(nèi)壁,輸入輸出光纖17通過連桿套筒12向外引出并與分析設(shè)備相連，密封底座10與保護筒11連接，支撐體21固定在保護筒11上，支撐體21的頂部設(shè)有可以和升降齒輪18相互咬合的齒條，支撐體21上設(shè)有通孔I 22，升降齒輪18與外邊手柄20連接，外邊手柄20設(shè)有通孔Π 23，固定插銷19可以同時穿過通孔I 22和通孔Π 23。為了防止沸騰的熔融合金濺入連桿套筒12而影響測量，支撐體21設(shè)有防濺網(wǎng)罩16。所述的錐形浮子4外形為倒錐體、外層為陶瓷材料以減小熔融合金粘附，錐形浮子4內(nèi)部灌鉛使其密度大于熔融合金密度。所述的浮子式光纖Bragg光柵Pb-Sn熔融合金密度傳感器的使用方法，首先，調(diào)節(jié)升降齒輪18使傳感器裝置整體進入在熔爐8內(nèi)，浮子4浸沒于Pb-Sn熔融合金液體，浮子4受到了 Pb-Sn熔融合金液體的浮力通過等臂杠桿13的使等強度懸臂梁7發(fā)生撓度變化，從而引起粘貼在其上下表面的光纖Bragg光柵6中心波長發(fā)生移位變化,然后,光纖Bragg光柵6通過弓丨出光纖17連接到光纖解調(diào)儀得到光纖Bragg光柵6中心波長的應(yīng)變量，通過
公式= ε2 - B1 =式中，f為當(dāng)浮子未放入熔融合金而置于空氣中時的
應(yīng)變，^為當(dāng)浮子置于熔融合金中時，F(xiàn) = 是的應(yīng)變，b(x)為與懸臂梁固定端距離X處懸臂梁寬度，h為懸臂梁厚度，L為懸臂梁有效長度。推出浮子4所受到的浮力大小，根據(jù)
權(quán)利要求1.一種浮子式光纖Bragg光柵Pb-Sn熔融合金密度傳感器，其特征是包括鋼條等臂杠桿、浮力傳遞桿、浮子限定桿、錐形浮子、光纖Bragg光柵、等強度懸臂梁、密封底座、保護筒、連桿套筒、連桿、測溫光柵、限定孔、輸入輸出光纖、升降齒輪、固定插銷、外邊手柄，支撐體，通孔I和通孔II ;錐形浮子穿過浮子限定桿上的限定孔掛接在浮力傳遞桿上，浮子限定桿右端焊接于保護筒的支撐體上，浮力傳遞桿與連桿活動連接于鋼條等臂杠桿兩端，鋼條等臂杠桿與保護筒支撐體鉸鏈連接，連桿下端與等強度懸臂梁右端固定連接，連桿套筒下部與保護筒頂部連接，等強度懸臂梁左端固定于保護筒內(nèi)壁，等強度懸臂梁上、下表面分別貼有光纖Bragg光柵,測溫光柵粘貼于連桿套筒內(nèi)壁，輸入輸出光纖通過連桿套筒向外引出并與分析設(shè)備相連，密封底座與保護筒連接，支撐體固定在保護筒上，支撐體的頂部設(shè)有可以和升降齒輪相互咬合的齒條，支撐體上設(shè)有通孔I，升降齒輪與外邊手柄連接，外邊手柄設(shè)有通孔II，固定插銷可以同時穿過通孔I和通孔II。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種浮子式光纖Bragg光柵Pb-Sn熔融合金密度傳感器，其特征是支撐體設(shè)有防濺網(wǎng)罩。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種浮子式光纖Bragg光柵Pb-Sn熔融合金密度傳感器，其特征是所述的錐形浮子外形為倒錐體、外層為陶瓷材料，錐形浮子內(nèi)部灌鉛使其密度大于熔融合金密度。
專利摘要本實用新型涉及一種浮子式光纖Bragg光柵Pb-Sn熔融合金密度傳感器，屬于光電子測量技術(shù)領(lǐng)域。傳感器下半部分置于Pb-Sn熔融合金中，內(nèi)部灌鉛的錐形浮子受浮力、重力作用使浮力傳遞桿受拉，通過鋼條等臂杠桿、連桿對固定在保護筒上的等強度懸臂梁的右端產(chǎn)生向上的拉力，使等強度懸臂梁發(fā)生撓度變形，進而引起粘貼在懸臂梁上、下表面的光纖Bragg光柵中心反射波長的移位。粘貼于連桿套筒內(nèi)壁的測溫光柵用于測量熔融合金溫度。據(jù)浮子所受浮力與熔融合金密度的線性關(guān)系計算出該溫度下熔融合金的密度。由于傳感器置于熔融合金中在線監(jiān)測，減少了現(xiàn)場環(huán)境帶來的噪聲干擾，且采用等強度懸臂梁作為波長調(diào)諧方式，因此抗干擾性強，實時性高，線性度好。
文檔編號G01N9/00GK202735190SQ20122037183
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者李川, 肖鋒, 薛俊華, 李英娜, 歐陽鑫, 楊云飛 申請人:昆明理工大學(xué)