本發(fā)明涉及用于感測(cè)物理參數(shù)的傳感器，例如壓力傳感器。本發(fā)明還涉及包括如上所述的一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器中的傳感器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在傳感器領(lǐng)域，應(yīng)用內(nèi)置光纖傳感器單元的傳感器來(lái)潛在地提供待測(cè)量壓力的非常精確的讀取是公知的。這是由于內(nèi)置光纖傳感器其本身的精確性。內(nèi)置光纖傳感器是包括利用光學(xué)信號(hào)點(diǎn)亮的光纖的傳感器。可以通過(guò)使用詢問(wèn)器監(jiān)測(cè)光學(xué)信號(hào)的特性來(lái)精確地感測(cè)由外部因素(例如纖維上的機(jī)械誘發(fā)力)引起的對(duì)纖維的任何改變。

為了允許監(jiān)測(cè)諸如壓力的物理參數(shù)，一些已知類型的傳感器應(yīng)用包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)部件和可變形結(jié)構(gòu)或元件的結(jié)構(gòu)元件，可變形結(jié)構(gòu)或元件位于兩個(gè)部件之間，其取決于待在傳感器的監(jiān)測(cè)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量的物理參數(shù)而發(fā)生變形。包含內(nèi)置光纖傳感器的纖維連接在兩個(gè)部件之間，使得可變形元件的變形導(dǎo)致纖維內(nèi)的應(yīng)變的變化。這引起內(nèi)置光纖傳感器的光輸出信號(hào)的特性發(fā)生變化，該變化轉(zhuǎn)而可使用詢問(wèn)器單元和適當(dāng)?shù)姆治鱿到y(tǒng)來(lái)精確地確定。

如上所述的傳感器可用于各種各樣的應(yīng)用和技術(shù)領(lǐng)域中。雖然上述傳感器潛在地提供指示傳感器的環(huán)境中的物理參數(shù)的非常精確的信號(hào)，但是這種類型的傳感器經(jīng)常易于受到各種干擾因素的影響，這些干擾因素阻礙潛在精確度的實(shí)現(xiàn)。例如，一個(gè)缺點(diǎn)是這些傳感器可能易于受到作用在傳感器上的外部振動(dòng)的影響。作用在傳感器上的外部振動(dòng)可例如由可變形元件拾取，并且在靈敏的內(nèi)置光纖傳感器的光輸出信號(hào)的特性中導(dǎo)致可測(cè)量的變化。在某種程度上，可以使用分析系統(tǒng)從信號(hào)中將這種振動(dòng)過(guò)濾。然而，技術(shù)人員將理解的是，干擾將影響傳感器的整體精確度，尤其是如果測(cè)量需要處于不允許產(chǎn)生過(guò)濾的快速節(jié)奏時(shí)。

在一個(gè)典型應(yīng)用中，傳感器可以是壓力傳感器或壓力傳感器的系統(tǒng)。壓力傳感器可以例如用于連續(xù)地監(jiān)測(cè)在油輪中的船上油容器中的每個(gè)中的壓力。這對(duì)于例如監(jiān)測(cè)碳?xì)錃怏w的積聚是必要的，碳?xì)錃怏w可能成為油輪中的主要安全風(fēng)險(xiǎn)。然而，在船上，引起可由壓力傳感器拾取的振動(dòng)的一些干擾因素包括例如船的運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)、船在波浪或公海上的搖擺和滾動(dòng)、以及在船上執(zhí)行的各種操作。例如，由波浪引起的振動(dòng)具有相對(duì)長(zhǎng)且時(shí)常不一致的波長(zhǎng)，因此難以從信號(hào)中過(guò)濾。這些振動(dòng)因此可能導(dǎo)致不正確的壓力讀取。

除了上述以外，其它干擾因素可能導(dǎo)致傳感器的精確度隨時(shí)間減弱或降低。這些可能由例如環(huán)境中的溫度變化引起、或者由纖維至結(jié)構(gòu)部件的固定的減弱而導(dǎo)致張力的逐漸變化而引起。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種壓力傳感器，在該壓力傳感器中已經(jīng)克服了或可控制上述缺點(diǎn)，并且該壓力傳感器使得能夠在一段時(shí)間內(nèi)精確地監(jiān)測(cè)壓力。

為此，在此提供了用于感測(cè)物理參數(shù)的傳感器，該傳感器包括結(jié)構(gòu)元件，該結(jié)構(gòu)元件包括第一結(jié)構(gòu)部件和第二結(jié)構(gòu)部件，該傳感器還包括輸入構(gòu)件，輸入構(gòu)件布置在第一結(jié)構(gòu)部件中并配置成用于接收根據(jù)所述物理參數(shù)而施加在其上的力，該傳感器還包括傳遞元件和反作用元件，傳遞元件與輸入構(gòu)件協(xié)作以傳遞施加在輸入構(gòu)件上的力，反作用元件與傳遞元件協(xié)作以在反作用元件與傳遞元件之間提供可位移的插入段，其中，可位移的插入段根據(jù)由傳遞元件施加的力和由反作用元件施加的反作用力而移位，該傳感器還包括纖維，纖維包括內(nèi)置光纖傳感器，內(nèi)置光纖傳感器用于提供取決于物理參數(shù)的光學(xué)傳感器信號(hào)，其中，纖維固定至第一結(jié)構(gòu)部件、插入段、和第二結(jié)構(gòu)部件，其中纖維的內(nèi)置光纖傳感器包括第一內(nèi)置光纖傳感器和第二內(nèi)置光纖傳感器，第一內(nèi)置光纖傳感器布置在第一結(jié)構(gòu)部件與插入段之間，第二內(nèi)置光纖傳感器布置在第二結(jié)構(gòu)部件與插入段之間。

根據(jù)本發(fā)明，第一結(jié)構(gòu)部件和第二結(jié)構(gòu)部件相對(duì)于彼此具有固定的距離，并且傳遞元件和反作用元件布置在第一部件與第二部件之間。包括內(nèi)置光纖傳感器的纖維固定至第一結(jié)構(gòu)部件和第二結(jié)構(gòu)部件，并且進(jìn)一步固定至傳遞元件與反作用元件之間的插入段。插入段例如可包括可將纖維固定至其的元件，雖然纖維還可在傳遞元件和反作用元件的交界面上直接固定至傳遞元件和反作用元件中的一個(gè)或兩個(gè)上。第一內(nèi)置光纖傳感器然后定位在纖維的布置于第一結(jié)構(gòu)部件與插入段之間的部分中，并且第二內(nèi)置光纖傳感器位于纖維的定位在第二結(jié)構(gòu)部件與插入段之間的部分中。在這種布置中，由壓力傳感器監(jiān)測(cè)的外部壓力的變化導(dǎo)致第一腔體的第一壓力的相似變化，從而引起插入段的平移。這導(dǎo)致第一內(nèi)置光纖傳感器中的纖維張力的變化，以及第二內(nèi)置光纖傳感器的纖維張力的相反符號(hào)的等量變化。相應(yīng)地，第一內(nèi)置光纖傳感器和第二內(nèi)置光纖傳感器的長(zhǎng)度將變化。由此，可以由第一內(nèi)置光纖傳感器和第二內(nèi)置光纖傳感器的光學(xué)輸出信號(hào)精確地確定物理參數(shù)。內(nèi)置光纖傳感器可以例如是(或包括)纖維布拉格光柵(FBG)。這將導(dǎo)致光學(xué)信號(hào)的由FBG反射的反射部分的波長(zhǎng)的變化。

有利地，由傳感器上的外部源引起的振動(dòng)將由第一波紋管和第二波紋管兩者等同地感知。這導(dǎo)致插入段與第一部分和第二部分相關(guān)的相對(duì)振動(dòng)。然而，可將傳遞元件和反作用元件機(jī)械地考慮為彼此平衡的兩個(gè)彈簧。因此，側(cè)向振動(dòng)可引起插入段的側(cè)向偏轉(zhuǎn)，并且因?yàn)椴迦攵斡蓚鬟f元件和反作用元件兩者保持，所以插入段的側(cè)向移動(dòng)將差不多為橫向于纖維的直線。因此，這將導(dǎo)致第一內(nèi)置光纖傳感器和第二內(nèi)置光纖傳感器中的相同符號(hào)的張力的相等增加。第一內(nèi)置光纖傳感器和第二內(nèi)置光纖傳感器兩者(均包括FBG)的反射波長(zhǎng)將以相同符號(hào)同等地改變。由于物理參數(shù)讀數(shù)是由反射波長(zhǎng)之間的差異的變化而獲取的，所以插入段的側(cè)向運(yùn)動(dòng)將不會(huì)影響讀數(shù)。這防止此類側(cè)向振動(dòng)對(duì)傳感器的物理參數(shù)讀數(shù)的影響。在可變形元件響應(yīng)于側(cè)向振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)將引起不同的并且在大多數(shù)情況下不能從測(cè)量中消除的誤差的不平衡配置(即，如現(xiàn)有技術(shù))中以上將不能夠?qū)崿F(xiàn)。具有與纖維對(duì)準(zhǔn)的分量的振動(dòng)導(dǎo)致第一內(nèi)置光纖傳感器和第二內(nèi)置光纖傳感器中的具有相反符號(hào)的纖維張力的相等變化。應(yīng)當(dāng)理解的是，由于插入段必須在傳遞元件與反作用元件之間可移動(dòng)，所以不能防止這種振動(dòng)由插入段拾取。然而，在不存在由橫向于纖維的方向中的側(cè)向振動(dòng)分量引起的干擾因素的情況下，可以更容易地識(shí)別并且從輸出信號(hào)中去除振動(dòng)的僅剩余的對(duì)準(zhǔn)分量。另外，由于波紋管之間的機(jī)械平衡，系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)的與纖維對(duì)準(zhǔn)的分量不太敏感。換言之，來(lái)自施加在壓力傳感器上的任何任意的振動(dòng)，只有與內(nèi)置光纖傳感器對(duì)準(zhǔn)的(小)分量可在光學(xué)信號(hào)中導(dǎo)致顯著變化。這種干擾可通過(guò)單獨(dú)的分析而容易地去除。

除了上述之外，根據(jù)本發(fā)明的傳感器也不太易于受到可影響精確物理參數(shù)讀數(shù)的其它干擾因素的影響。例如，這種類型的常規(guī)壓力傳感器(和其它類似的傳感器)的已知問(wèn)題是通常固定至第一元件和可變形元件的纖維的固定隨時(shí)間降低。這在傳感器的壽命期間導(dǎo)致纖維張力隨時(shí)間而改變。作為結(jié)果，必須頻繁地校準(zhǔn)壓力傳感器以允許精確地讀取壓力。在本發(fā)明的傳感器中，纖維至纖維與第一結(jié)構(gòu)部件之間、纖維與第二結(jié)構(gòu)部件之間、以及纖維與插入段之間的膠合連接部中的一個(gè)或全部的固定的降低將不會(huì)影響物理參數(shù)的測(cè)量。這是由于纖維張力的總體變化將導(dǎo)致第一內(nèi)置光纖傳感器中和第二內(nèi)置光纖傳感器中的纖維張力具有相等幅值和相同符號(hào)的變化。同樣，因?yàn)橛蓽囟纫鸬淖兓瘜?duì)兩個(gè)內(nèi)置光纖傳感器相等地影響，所以由溫度變化引起的纖維張力的變化也不影響由傳感器提供的參數(shù)讀數(shù)。

根據(jù)一些實(shí)施方式，傳感器是壓力傳感器，傳感器還包括第一腔體和第二腔體，第一腔體經(jīng)由入口部與傳感器的外部流體連接，以用于建立取決于第一腔體的外部壓力的第一壓力，第二腔體配置成在使用中處于第二壓力，其中，傳遞元件包括連接至第一結(jié)構(gòu)部件的第一波紋管或第一隔膜，并且其中，反作用元件包括連接至第二結(jié)構(gòu)部件的第二波紋管或第二隔膜，第一波紋管與第一腔體流體連接，并且第二波紋管與第二腔體流體連接，以及其中，可位移的插入段布置在第一波紋管或第一隔膜與第二波紋管或第二隔膜之間，以可根據(jù)壓力差進(jìn)行位移。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)對(duì)這些類型的傳感器特別有用，例如，這些類型的傳感器應(yīng)用于測(cè)量精確度可能易于受到外部振動(dòng)影響或者隨時(shí)間蠕變的情景中。例如，在船上或在其他工業(yè)應(yīng)用中。

在下文中，將多次參考這些類型的傳感器(即，壓力傳感器)，分別以第一波紋管和第二波紋管指代傳遞元件和反作用元件。然而，以上所述的發(fā)明概念可應(yīng)用于通過(guò)應(yīng)用參數(shù)相關(guān)的力來(lái)測(cè)量物理參數(shù)的任何其他類型的傳感器中。例如，這些物理參數(shù)可以是應(yīng)變、傾斜、溫度、壓力、拉力等。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，纖維是預(yù)加應(yīng)力的，以在一定張力下保持在第一結(jié)構(gòu)部件與第二結(jié)構(gòu)部件之間。無(wú)論第一壓力是否高于第二壓力，對(duì)纖維預(yù)加應(yīng)力允許從第一內(nèi)置光纖傳感器和第二內(nèi)置光纖傳感器提供傳感器信號(hào)。這由此增加了可以使用本發(fā)明的壓力傳感器測(cè)量的壓力范圍。例如但不是必須地，預(yù)加應(yīng)力或張力可使得可防止第一結(jié)構(gòu)部分與插入段之間以及插入段與第二結(jié)構(gòu)部分之間的纖維在使用中根據(jù)壓力差而減輕。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，纖維位于壓力傳感器的第一波紋管和第二波紋管的外部。具體地，第一波紋管和第二波紋管分別與第一腔體和第二腔體流體連接或至少部分地包括第一腔體和第二腔體。在第一腔體與待監(jiān)測(cè)的環(huán)境流體連接的情況下，在該環(huán)境中的任何氣體也將存在于第一腔體中，纖維位于波紋管的外部的壓力傳感器布置提供了纖維不暴露于待監(jiān)測(cè)的壓力傳感器的外部環(huán)境的氣體中的布置。例如，如果壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)油輪的貨物容器中的烴蒸氣的壓力，則這些烴蒸氣也將存在于與待監(jiān)測(cè)的外部環(huán)境流體連通的第一腔體中。因此，通過(guò)將包括內(nèi)置光纖傳感器的纖維安裝至第一波紋管和第二波紋管的外部，使得纖維不暴露于烴蒸氣中，該烴蒸氣可能隨著時(shí)間影響纖維的性能、纖維的涂層、內(nèi)置傳感器的光學(xué)性質(zhì)或在內(nèi)置光纖傳感器的等級(jí)操作處用于傳感器的附接粘合劑。此外，通過(guò)將纖維保持在測(cè)量的流體環(huán)境外部，在許多情況下，可以預(yù)期纖維和內(nèi)置纖維傳感器經(jīng)歷較小的極端溫度范圍，并且因此可以預(yù)期在具有更高精確度的同時(shí)具有較小的退化和較長(zhǎng)的壽命。

根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施方式，纖維布置成沿著從第一結(jié)構(gòu)部件經(jīng)由插入段到第二結(jié)構(gòu)部件的路徑引導(dǎo)。取決于第一壓力與第二壓力之間的壓力差在第一部分與第二部分之間移動(dòng)的插入段將在平行于纖維路徑的方向中移動(dòng)。

根據(jù)其他實(shí)施方式，纖維布置成沿著具有第一段和第二段的路徑，第一段從第一結(jié)構(gòu)部件經(jīng)由插入段到第二結(jié)構(gòu)部件，第二段從第二結(jié)構(gòu)部件經(jīng)由插入段返回至第一結(jié)構(gòu)部件，其中，纖維沿纖維的路徑在每次通過(guò)第一結(jié)構(gòu)部件、插入段和第二結(jié)構(gòu)部件時(shí)被固定至少一次。這導(dǎo)致對(duì)稱布置，在該布置中纖維還限制插入段的橫向于纖維方向的任何側(cè)向運(yùn)動(dòng)。通過(guò)限制在該方向上的運(yùn)動(dòng)，壓力傳感器變得對(duì)任何外部振動(dòng)更不敏感，從而提供更準(zhǔn)確的傳感器信號(hào)。

根據(jù)其他實(shí)施方式，第一內(nèi)置光纖傳感器和第二內(nèi)置光纖傳感器位于路徑的第一段或路徑的第二段中的至少一個(gè)中，或位于兩個(gè)段中。應(yīng)當(dāng)理解的是，在這些對(duì)稱實(shí)施方式中，技術(shù)人員可以選擇第一內(nèi)置光纖傳感器和第二內(nèi)置光纖傳感器是否將位于纖維路徑的第一段或第二段中。在插入段的平移方向中的變化將在任一側(cè)上被同樣地感知，即在第一段和第二段兩者中。嚴(yán)格的說(shuō)，甚至不需要第一內(nèi)置纖維部分和第二內(nèi)置光纖傳感器都位于纖維的路徑的相同段中。例如，第一光纖傳感器甚至可位于路徑的第一段中，而第二內(nèi)置光纖傳感器可位于第二段中。這由于其它原因可能是不切實(shí)際的，但其落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。如上所述，在技術(shù)人員的選擇中，第一內(nèi)置光纖傳感器可位于纖維路徑的第一段和第二段中，并且第二內(nèi)置光纖傳感器也可位于纖維路徑的第一段和第二段兩者中。附加的內(nèi)置光纖傳感器對(duì)壓力傳感器的精確度的影響可能不大，但可以實(shí)現(xiàn)一些改進(jìn)。

根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方式，纖維的路徑布置在第一結(jié)構(gòu)部件和第二結(jié)構(gòu)部件的外表面之上，其中，纖維固定至插入段的邊緣。這些實(shí)施方式在制造壓力傳感器以及將纖維固定至壓力傳感器的方面看來(lái)是最實(shí)用的。

根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方式，第二壓力保持在不同于大氣壓的恒定基礎(chǔ)壓力處。通過(guò)應(yīng)用大于大氣壓力的恒定基礎(chǔ)壓力，可以使壓力傳感器對(duì)較高壓力范圍敏感。例如，通過(guò)使第二腔體處于等于10巴的第二壓力下，在第二腔體中的10巴基礎(chǔ)壓力附近達(dá)到第一壓力與第二壓力之間的平衡。然后，可以使用本發(fā)明的壓力傳感器測(cè)量10巴基礎(chǔ)壓力附近的壓力差。如將理解的，基礎(chǔ)壓力可以是任何壓力。這也包括低于大氣壓力的壓力。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，一個(gè)或多個(gè)阻擋器元件可位于插入段與第一結(jié)構(gòu)部件之間，或插入段與第二結(jié)構(gòu)部件之間，以用于在第一壓力大于或小于第二壓力時(shí)約束插入段的位移。具體地，在其中第二壓力維持在大于或小于大氣壓力的恒定基礎(chǔ)壓力處的實(shí)施方式中。這將導(dǎo)致插入段在顯著低于或高于第二腔體中的基礎(chǔ)壓力的壓力下壓靠阻擋器元件。取決于第二腔體中的基礎(chǔ)壓力，這種阻擋器元件的使用可以是有利的，或者有時(shí)甚至是必要的，以防止對(duì)纖維的損壞。如將理解的，在第二壓力可維持在小于大氣壓力的恒定基礎(chǔ)壓力的情況下，阻擋器元件可例如位于插入段與第二結(jié)構(gòu)部件之間，以在第一壓力大于第二壓力時(shí)限制插入段的位移。具有阻擋器系統(tǒng)的本發(fā)明的實(shí)施方式允許壓力計(jì)僅在特定的壓力范圍下有效，但是具有更高的精確度。例如，對(duì)于需要僅測(cè)量在升高的壓力(例如，25巴)附近的壓力的微小變化(例如，在+/-1巴的范圍內(nèi))的壓力計(jì)，第二壓力可以預(yù)填充至該范圍的中間值(例如，25巴)，并且阻擋器放置成使得當(dāng)?shù)谝粔毫κ疫_(dá)到較低測(cè)量界限(例如，24巴)時(shí)，中間元件能夠自由移動(dòng)，由于移動(dòng)元件具有足夠的柔性，因此可以高精確度測(cè)量來(lái)自此處的壓力變化。在沒(méi)有平衡和阻擋器元件的系統(tǒng)中，壓力轉(zhuǎn)換元件將需要足夠的剛性以處理直到最高的壓力水平，這將顯著地導(dǎo)致較高的剛性并因此導(dǎo)致靈敏度和精確度的損失。

根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方式，纖維還包括溫度傳感器，溫度傳感器由第三內(nèi)置光纖傳感器形成，第三內(nèi)置光纖傳感器位于第一結(jié)構(gòu)部件或第二結(jié)構(gòu)部件的外表面上，其中，纖維被固定至相應(yīng)的所述第一結(jié)構(gòu)部件或第二結(jié)構(gòu)部件或第三內(nèi)置光纖傳感器的兩側(cè)上。具體地，用于感測(cè)溫度的第三內(nèi)置光纖傳感器優(yōu)選地由具有高熱膨脹系數(shù)的材料制成，以允許精確地確定溫度，其中第三內(nèi)置光纖傳感器固定至結(jié)構(gòu)元件或第一結(jié)構(gòu)部件或第二結(jié)構(gòu)部件。例如，高熱膨脹系數(shù)的材料可以是諸如適當(dāng)類型的鋼的金屬。

根據(jù)這些實(shí)施方式中的一些，溫度傳感器在壓力入口處位于第一結(jié)構(gòu)部件上，壓力入口用于在第一腔體與傳感器的外部之間提供流體連接。在該實(shí)施方式中，溫度傳感器由此緊密地定位至與待由壓力傳感器監(jiān)測(cè)的外部環(huán)境流體連接的部件，從而允許精確地監(jiān)測(cè)外部環(huán)境的溫度。

根據(jù)其他實(shí)施方式，壓力傳感器包括另一壓力入口，另一壓力入口用于在第二腔體與傳感器的外部之間提供流體連接。原則上，第二腔體可以是與傳感器的外部完全不具有流體連接的封閉腔體，以在第二腔體中的第二壓力與第一壓力(其取決于外部壓力)之間提供壓差測(cè)量，從而便提供壓力讀數(shù)。在本實(shí)施方式中，第一腔體和第二腔體均包括壓力入口，壓力入口分別提供與第一腔體和第二腔體的流體連接?？梢栽趦蓚€(gè)壓力區(qū)域之間獲取壓差讀數(shù)，例如，在兩個(gè)壓力容器之間，或者在壓力容器內(nèi)側(cè)的環(huán)境與壓力容器外側(cè)的環(huán)境之間等。因?yàn)榭梢岳靡粋€(gè)系統(tǒng)獲得三種類型的壓力計(jì)：差分壓力計(jì)、相對(duì)壓力計(jì)和絕對(duì)壓力計(jì)，所以使得終端用戶即使在利用不同連接件的操作領(lǐng)域中，也可以在它們之間進(jìn)行切換，從而允許通用傳感器單元。技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)這些實(shí)施方式的壓力傳感器可有利地應(yīng)用于各個(gè)應(yīng)用中。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種傳感器系統(tǒng)，該傳感器系統(tǒng)包括用于提供光學(xué)輸入信號(hào)的光學(xué)能量源、一個(gè)或多個(gè)根據(jù)本發(fā)明第一方面的傳感器、和光學(xué)詢問(wèn)器單元，其中一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器連接至光學(xué)能量源，以用于接收光學(xué)輸入信號(hào)，并且其中，光學(xué)詢問(wèn)器單元連接至一個(gè)或多個(gè)傳感器，以用于從所述壓力傳感器中的至少一個(gè)中接收光輸出信號(hào)，并且用于基于所接收的光學(xué)輸出信號(hào)提供系統(tǒng)輸出信號(hào)以供分析系統(tǒng)進(jìn)行分析。

根據(jù)第三方面，提供了包括結(jié)構(gòu)元件的壓力傳感器，結(jié)構(gòu)元件包括第一結(jié)構(gòu)部件和第二結(jié)構(gòu)部件，該傳感器還包括第一腔體和第二腔體，第一腔體與傳感器的外部流體連接，以建立取決于第一腔體中的外部壓力的第一壓力，第二腔體配置成在使用中處于第二壓力，該傳感器還包括連接至第一結(jié)構(gòu)部件的第一波紋管或第一隔膜和連接至第二結(jié)構(gòu)部件的第二波紋管或第二隔膜，第一波紋管包括第一腔體或與第一腔體流體連接，并且第二波紋管包括第二腔體或與第二腔體流體連接，并且其中，第一波紋管或第一隔膜和第二波紋管或第二隔膜相互協(xié)作，以在第一波紋管或第一隔膜與第二波紋管或第二隔膜之間提供可位移的插入段，其中，插入段可根據(jù)壓力差進(jìn)行位移，以及其中，傳感器包括纖維，纖維包括第一內(nèi)置光纖傳感器和第二內(nèi)置光纖傳感器，以用于提供取決于所述壓力差的光學(xué)傳感器信號(hào)，其中，纖維固定至第一結(jié)構(gòu)部件、插入段、和第二結(jié)構(gòu)部件，其中，第一內(nèi)置光纖傳感器布置在第一結(jié)構(gòu)部件與插入段之間，并且第二內(nèi)置光纖傳感器布置在第二結(jié)構(gòu)部件與插入段之間。

附圖說(shuō)明

將通過(guò)參考附圖對(duì)本發(fā)明的一些具體實(shí)施方式進(jìn)行描述來(lái)進(jìn)一步解釋本發(fā)明。詳細(xì)的描述提供了本發(fā)明的可能實(shí)施例的示例，但不應(yīng)被視為描述落入范圍內(nèi)的僅有實(shí)施方式。本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求書中限定，并且描述應(yīng)被視為說(shuō)明性的，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。在附圖中：

圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的包括傳感器系統(tǒng)的油輪；

圖2示意性示出了壓力傳感器的主要元件；

圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器；

圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的作用在壓力傳感器上的側(cè)向振動(dòng)部件；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的作用在壓力傳感器上的縱向振動(dòng)部件；

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的壓力傳感器；

圖7示意性示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的本發(fā)明的壓力傳感器；

圖8示意示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的本發(fā)明的壓力傳感器；

圖9示意性示出了根據(jù)另一實(shí)施方式的本發(fā)明的壓力傳感器；

圖10示意性示出了根據(jù)本發(fā)明根據(jù)又一實(shí)施方式的壓力傳感器；

圖11是根據(jù)本發(fā)明的利用五個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果的曲線圖，其示出了測(cè)量誤差隨時(shí)間的變化；

圖12是本發(fā)明的壓力傳感器的測(cè)量波長(zhǎng)以及測(cè)量波長(zhǎng)隨時(shí)間的不同的曲線圖。

具體實(shí)施方式

本文中描述的壓力傳感器和傳感器系統(tǒng)可以應(yīng)用于許多不同類型的應(yīng)用中，并且不旨在限于本文所描述的任何具體應(yīng)用。作為示例，在圖1中示意性示出了壓力系統(tǒng)在油輪1中的具體應(yīng)用。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，壓力傳感器可在所有種類的工業(yè)和科學(xué)應(yīng)用中應(yīng)用于許多不同的情景中，例如以測(cè)量或監(jiān)測(cè)例如在諸如氣體或液體的流體中的流體壓力。根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器可作為絕對(duì)壓力傳感器應(yīng)用，以確定流體的絕對(duì)壓力，例如調(diào)諧至特定的壓力測(cè)量范圍。替代地，根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器也可應(yīng)用于測(cè)量壓差，例如第一流體容器與第二流體容器之間的壓力差。根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器是可靠的，因?yàn)閴毫ψx數(shù)的精確度不會(huì)由于“蠕變”(即，纖維至結(jié)構(gòu)部件的固定力降低)而隨時(shí)間降低。溫度效應(yīng)和振動(dòng)也不會(huì)阻礙壓力的精確測(cè)量。

圖1示意性示出了包括多個(gè)油儲(chǔ)存室或油容器3的油輪1。油容器3將用于在油的海上運(yùn)輸期間儲(chǔ)存油。在油輪(例如油輪1)處的已知安全風(fēng)險(xiǎn)是在運(yùn)輸期間碳?xì)浠衔餁怏w可能在容器3中積累。當(dāng)壓力隨著氣體的持續(xù)積累而增加時(shí)，泄漏和在船上潛在地導(dǎo)致爆炸或火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)增加。因此，為了防止這變得危險(xiǎn)，使用壓力傳感器5對(duì)儲(chǔ)罐3中的每個(gè)中的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如圖1所示，油罐3中的每個(gè)包括壓力傳感器5。壓力傳感器5能夠連續(xù)地監(jiān)測(cè)每個(gè)油罐3中的壓力。

在圖1的傳感器系統(tǒng)中使用的壓力傳感器應(yīng)用允許連續(xù)地并且精確地監(jiān)測(cè)壓力的內(nèi)置光纖傳感器。因此，壓力傳感器5由纖維7互連。詢問(wèn)器8包括光學(xué)端口9和光學(xué)端口10。例如，光學(xué)端口9允許將光學(xué)信號(hào)發(fā)送至纖維7中，同時(shí)作為用于從纖維7接收的任何反射的光學(xué)信號(hào)部分的輸入。光學(xué)端口10最終接收經(jīng)由光學(xué)端口9發(fā)送至纖維7中的光學(xué)信號(hào)，除了反射的并且因此在光學(xué)端口10處的光學(xué)信號(hào)中缺失的任何部分。因此，詢問(wèn)器系統(tǒng)8允許向纖維7提供光學(xué)信號(hào)，并且測(cè)量和確定光學(xué)端口9處的反射分量和在光學(xué)端口10處接收的光學(xué)信號(hào)的傳輸部分。由詢問(wèn)器單元8接收的該信息經(jīng)由連接部12被提供至分析系統(tǒng)15。分析系統(tǒng)15可以是任何適當(dāng)類型的計(jì)算機(jī)或處理器，該任何適當(dāng)類型的計(jì)算機(jī)或處理器允許分析在詢問(wèn)器8處接收的信號(hào)，并且提供每個(gè)容器3中的壓力傳感器5中的每個(gè)的測(cè)量壓力值。分析單元15可連接至顯示器或用于為用戶或操作員提供監(jiān)測(cè)的壓力的其他適當(dāng)?shù)妮敵鲅b置，諸如在油輪1的橋接器上的。如將理解的是，該數(shù)據(jù)還可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)中，或者經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)(未示出)傳輸。

圖2示意性示出了應(yīng)用內(nèi)置光纖傳感器的壓力傳感器。壓力傳感器5包括腔體20。腔體20經(jīng)由流體連接部24(即，通道)連接至輸入構(gòu)件(即，入口23)，從而在第一腔體20與容器3的內(nèi)部之間提供流體連接。由于流體連接部24的作用，腔體20中的壓力將與容器3中的壓力為同一壓力。可變形元件28(此處為波紋管)將腔體20與結(jié)構(gòu)部件13連接。纖維7經(jīng)由背側(cè)進(jìn)入壓力傳感器5，并且經(jīng)過(guò)可變形元件28再次返回至背側(cè)并離開壓力傳感器5。纖維7在位置18處連接至結(jié)構(gòu)部件13，例如在位置17處連接至腔體20。由于可變形元件28與腔體20流體連接，因此當(dāng)腔體20中的壓力變化時(shí)，可變形元件28的尺寸將改變。這通過(guò)可變形元件28導(dǎo)致纖維7的張力的變化。纖維7包含在內(nèi)置光纖傳感器30中，內(nèi)置光纖傳感器30例如可為纖維布拉格光柵(FBG)。纖維布拉格光柵反射纖維7中的部分光學(xué)信號(hào)。光學(xué)信號(hào)的反射波長(zhǎng)取決于纖維布拉格光柵中的張力。施加至FBG 30的張力的增加導(dǎo)致纖維布拉格光柵的周期性結(jié)構(gòu)的伸長(zhǎng)，這轉(zhuǎn)而導(dǎo)致反射部分的波長(zhǎng)的增加。同樣地，內(nèi)置光纖傳感器30中張力的減小將導(dǎo)致反射部分的波長(zhǎng)的減小。

圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的壓力傳感器。壓力傳感器5包括通道23，通道23在扇形部5的前側(cè)處使第一腔體20與外部連接。第二腔體21不包括與壓力傳感器5的外部的流體連接，并且保持在第二壓力P₂處。第一腔體20處于壓力P₁，壓力P₁取決于壓力傳感器5的外部壓力。

第一腔體20包括具有波紋管31的流體連接部37。波紋管31連接至第一腔體20，并且其另一端連接至插入段33。插入段33在圖3中由第一波紋管31與第二波紋管32之間的元件示意性地示出。替代地，插入段33可簡(jiǎn)單地由第一波紋管31與第二波紋管32之間的交界面形成。第二腔體21具有帶第二波紋管32的流體連接部38。作為結(jié)果，第一腔體20中的壓力P₁的增加導(dǎo)致插入段33向圖3的右手側(cè)的位移。第一腔體20中的第一壓力P₁的減小將導(dǎo)致插入段33向圖3中的壓力傳感器5的左手側(cè)的位移。

在圖3的實(shí)施方式中，纖維7在其終端處利用第一連接部52固定至第一腔體20。纖維的第二連接部50固定至第二腔體21。另外，利用第三連接部51將纖維7固定至壓力傳感器5的第一波紋管31與第二波紋管32之間的插入段33。因此，纖維7不會(huì)進(jìn)一步朝向下一個(gè)壓力傳感器延伸，即，壓力傳感器5僅具有光學(xué)輸入，該光學(xué)輸入也用作用于提供至纖維7的光學(xué)信號(hào)的反射的輸出。

壓力傳感器5由殼體19包封。第一結(jié)構(gòu)部件25提供腔體20，同時(shí)，第二結(jié)構(gòu)部件26提供第二腔體21。纖維7的連接部52與第一結(jié)構(gòu)部件25連接，纖維7的連接部50與第二結(jié)構(gòu)部件26連接。由于第一結(jié)構(gòu)部件25與第二結(jié)構(gòu)部件26之間的距離是固定的，所以纖維7的張力將僅在連接部50與連接部52之間的部分中的第一壓力P₁改變時(shí)改變。

第一內(nèi)置光纖傳感器布置在第一結(jié)構(gòu)部件25與插入段33之間。第二內(nèi)置光纖傳感器43位于插入段33與第二結(jié)構(gòu)部件26之間。因此，如果插入段33在圖3中向左位移，則第一內(nèi)置光纖傳感器42中的張力將減小，同時(shí)第二內(nèi)置光纖傳感器43中的張力將相等地增加。張力的變化將是幅值相等，但符號(hào)相反。作為結(jié)果，纖維7中的分別由第一內(nèi)置光纖傳感器42和第二內(nèi)置光纖傳感器43反射的光學(xué)信號(hào)的反射部分的波長(zhǎng)將同樣地改變。作為張力減小的結(jié)果，第一內(nèi)置光纖傳感器42的波長(zhǎng)將同樣地減小，并且由于張力的變化，第二內(nèi)置光纖傳感器43的反射部分的波長(zhǎng)將以相等的量增加。這允許非常精確地測(cè)量壓力P₁相對(duì)于壓力P₂的差異。

圖4示意性示出了圖3所示的壓力傳感器5的相同配置，但不包括殼體19。圖4示意性示出了在圖3的壓力傳感器5上施加側(cè)向振動(dòng)的情況下所出現(xiàn)的情形。如在圖4中可見(jiàn)，第一腔體20與第二腔體21之間的插入段33由于側(cè)向力60的作用將橫向地位移。因此，連接部52與連接部51之間以及連接部51與連接部50之間的區(qū)段中的纖維7將被拉伸，并且內(nèi)置光纖傳感器42和內(nèi)置光纖傳感器43中的張力將以相同的量和相同的符號(hào)增加。另外，由于插入段23在第一波紋管31與第二波紋管32之間保持平衡，所以插入段33的位移將為橫向于纖維方向7的直線(在第一波紋管31與第二波紋管32之間不存在平衡的情況下將不是這種情形)。作為這種平衡的結(jié)果，在沒(méi)有由于位移的非線性運(yùn)動(dòng)引起的任何非線性差異的情況下，光纖傳感器42和43將經(jīng)歷張力的相等變化。

作為相同幅值和相同符號(hào)的纖維張力增加的結(jié)果，由內(nèi)置光纖傳感器42和43反射的反射部分都將通過(guò)反射波長(zhǎng)的變化來(lái)表征。然而，兩個(gè)內(nèi)置光纖傳感器中的波長(zhǎng)變化將是相同的并且具有相同的符號(hào)，因此波長(zhǎng)差(即，反射的光譜中的兩個(gè)波長(zhǎng)峰值之間的間隔)將不改變。因此，插入段33的側(cè)向平移將不會(huì)導(dǎo)致壓力P₁的不正確的讀數(shù)。

圖5示意性示出了在圖3的壓力傳感器5上施加縱向振動(dòng)的影響。壓力傳感器5所經(jīng)歷的振動(dòng)被引導(dǎo)為沿與纖維7相同的方向。將經(jīng)歷這種振動(dòng)并導(dǎo)致插入段33在壓力傳感器的第一結(jié)構(gòu)部件25和第二結(jié)構(gòu)部件26之間的位移。如圖5中所示，插入段33向圖中的左手側(cè)位移，導(dǎo)致第二內(nèi)置光纖傳感器43的伸長(zhǎng)和第一內(nèi)置光纖傳感器42的壓縮。因此，圖5中所示的振動(dòng)分量將導(dǎo)致第一內(nèi)置光纖傳感器42和第二內(nèi)置光纖傳感器43中的波長(zhǎng)的改變，第一內(nèi)置光纖傳感器42和第二內(nèi)置光纖傳感器43中的波長(zhǎng)具有相同的幅值和相反的符號(hào)，就像由壓力P₁的變化導(dǎo)致的波長(zhǎng)變化。然而，壓力傳感器5對(duì)振動(dòng)的敏感度現(xiàn)在限制于僅一個(gè)方向中(即，與纖維7一致)的振動(dòng)，而在兩個(gè)橫向方向中的振動(dòng)分量不再影響測(cè)量。將理解的是，由于傳感器5對(duì)其敏感的剩余振動(dòng)分量是單一分量振動(dòng)并且不包括非線性差異，所以更容易通過(guò)分析系統(tǒng)將傳感器5對(duì)其敏感的剩余振動(dòng)分量從壓力讀數(shù)中移除。

根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器與基于光纖和基于電氣兩者的常規(guī)壓力傳感器相比具有附加的主要優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的壓力傳感器的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是傳感器對(duì)由于壓力傳感器使用期的磨損而導(dǎo)致的操作特性的變化不敏感。具體地，至少在連接部50與連接部52之間對(duì)纖維7預(yù)加應(yīng)力，以能夠正確感測(cè)壓力P₁的增加和減小。然而，對(duì)于傳統(tǒng)的傳感器，隨著時(shí)間的推移，諸如連接部50和連接部52的連接部將隨著時(shí)間經(jīng)歷輕微地釋放，導(dǎo)致纖維中的總張力的降低。這種現(xiàn)象被稱為“蠕變”并且導(dǎo)致傳感器校準(zhǔn)值的漂移，并因此引入可具有顯著水平的不精確性。作為本發(fā)明的壓力傳感器的具體配置的結(jié)果，壓力傳感器5對(duì)由連接部50和連接部52的釋放而引起的蠕變不敏感。如將理解的是，蠕變?cè)诶w維的預(yù)加應(yīng)力上的影響是纖維張力將總體降低。然而，由蠕變引起的纖維張力的這種減小在第一內(nèi)置光纖傳感器42和第二內(nèi)置光纖傳感器43中的經(jīng)歷相同。因此，與圖4中所示的振動(dòng)的橫向分量一樣，由連接部50和連接部52的蠕變引起的纖維張力的總體減小不會(huì)導(dǎo)致經(jīng)由纖維7反射的第一內(nèi)置光纖傳感器的波長(zhǎng)與第二內(nèi)置光纖傳感器的波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)差的改變。因此，本發(fā)明的壓力傳感器5對(duì)蠕變不敏感。這同樣適用于由壓力傳感器的溫度變化引起的纖維張力的改變。如將理解的是，油輪1中的壓力傳感器5的溫度將很大程度上取決于油輪1船上的外部溫度。因此，如果油輪1在北冰洋中航行，則外部溫度將比油船1通過(guò)熱帶海洋時(shí)更冷。作為本發(fā)明的壓力傳感器5的配置的結(jié)果，壓力傳感器5的溫度變化將導(dǎo)致第一內(nèi)置光纖傳感器42和第二內(nèi)置光纖傳感器43的反射波長(zhǎng)的波長(zhǎng)變化，波長(zhǎng)變化具有相同的幅值和相同的符號(hào)，并且因此將不會(huì)在這些波長(zhǎng)之間導(dǎo)致波長(zhǎng)差的改變。因此，這種溫度變化不會(huì)導(dǎo)致壓力的不正確讀數(shù)。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，取決于使用壓力傳感器5的具體應(yīng)用，獲取關(guān)于壓力傳感器的特定溫度的信息可以是有益的。如將在圖8和圖10中所示，這可以例如通過(guò)使用附加的熱傳感器來(lái)獲得，該附加的熱傳感器可以是附加的內(nèi)置光纖傳感器的形式。

圖11和圖12已經(jīng)包括就關(guān)于蠕變或溫度變化的精確度和不敏感性方面實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)的示例。例如，圖11示出了為了加速蠕變過(guò)程而在升高的溫度下使用五個(gè)不同的傳感器一個(gè)月的壓力記錄的結(jié)果。在曲線圖中，將用于每個(gè)傳感器的成對(duì)波長(zhǎng)之間的差異繪制為誤差(纖維應(yīng)變百分比(％FS))。曲線圖示出了在所有實(shí)驗(yàn)期間，整個(gè)測(cè)量標(biāo)度上的精確度保持在+/-0.1％內(nèi)。此外，曲線圖還示出了并沒(méi)有可表示建立誤差的斜率，該誤差將是長(zhǎng)期蠕變的表示。另外，在圖12中示出了第二曲線，由此示出了各個(gè)波長(zhǎng)中的變化(誤差，由溫度/蠕變/振動(dòng)引起)，而不是它們的區(qū)別中的變化(誤差)。該曲線圖示出了實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)，即基于每根纖維(細(xì)實(shí)線105和虛線106)中的波長(zhǎng)變化的粗實(shí)線100的平坦度。

圖6示出了本發(fā)明的不同實(shí)施方式。在圖6中，纖維7通過(guò)朝向第一結(jié)構(gòu)部件25的另一側(cè)橫跨第一結(jié)構(gòu)部件25延伸經(jīng)過(guò)連接部52，并且返回至壓力傳感器5的背側(cè)。纖維7還由連接部53連接至第一結(jié)構(gòu)部件25，由連接部54連接至插入段33以及由連接部55連接至第二結(jié)構(gòu)部件26。優(yōu)選地，連接部50與連接部52之間的默認(rèn)張力等于連接部53與連接部55之間的張力(因此僅取決于插入段33的位移)。該實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在于，纖維7可以朝向另一壓力傳感器延伸，以在傳感器系統(tǒng)中提供如圖1中示意性示出的具有多個(gè)壓力傳感器5的配置。圖6的實(shí)施方式的另一優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)使纖維7中的張力在插入段33的兩側(cè)(即，在連接部50與連接部52之間的第一部分中和在連接部53與連接部55之間的第二部分中)保持相同，插入段33的橫向位移進(jìn)一步通過(guò)纖維7本身抵消。

在圖7中示出了另一實(shí)施方式。圖7中的實(shí)施方式與圖6中的實(shí)施方式相似，纖維7經(jīng)過(guò)插入段33的兩側(cè)延伸，以允許將纖維連接至如圖1所示的另一壓力傳感器5。在圖7所示的實(shí)施方式中，通過(guò)通道64在第二腔體21與壓力傳感器5的外部62之間提供附加流體連接部65。具有通道23的壓力傳感器的前側(cè)插入容器3(其壁在圖7中示意性地示出)中。第一壓力P₁與由壓力傳感器5監(jiān)測(cè)的容器3的內(nèi)側(cè)區(qū)域63中的壓力P_{監(jiān)測(cè)}(P_monitor)大致相同。第二腔體21中的第二壓力P₂與容器3外側(cè)的環(huán)境62中的大氣壓力P_大氣(P_atm)大致相等。因此，圖7中所示的壓力傳感器5的實(shí)施方式允許測(cè)量存儲(chǔ)容器3的內(nèi)側(cè)壓力與外側(cè)壓力之間的壓力差。

圖8示出了本發(fā)明的壓力傳感器5的另一實(shí)施方式。在圖8中，纖維7包括第三內(nèi)置光纖傳感器68，第三內(nèi)置光纖傳感器68允許測(cè)量通道23附近的壓力傳感器的溫度。內(nèi)置光纖傳感器68可例如在內(nèi)置光纖傳感器68的任一側(cè)上連接至第一結(jié)構(gòu)部件25。第一結(jié)構(gòu)部件25可以例如由鋼或?qū)囟茸兓舾械牧硪徊牧蠘?gòu)成。例如，第一結(jié)構(gòu)部件25的材料的熱膨脹系數(shù)可以相對(duì)較大，以使得在溫度變化時(shí)引起第一結(jié)構(gòu)部件25的可測(cè)量的熱膨脹。這同樣導(dǎo)致圖8的實(shí)施方式中的附加內(nèi)置光纖傳感器68的反射波長(zhǎng)的改變，使得除壓力P₁之外可直接測(cè)量溫度。

在圖9的實(shí)施方式中，在第二腔體21與壓力傳感器5的外部之間不存在流體連接部，但是第二腔體21中的壓力P₂比大氣壓力P_大氣大得多。例如，第二腔體中的壓力P₂可以處于5巴、或10巴、或15巴的壓力或任何其他期望的值。如將理解的是，這將使得能夠使用壓力傳感器5來(lái)監(jiān)測(cè)與第二腔體21中的壓力P₂差不多相似的壓力值，該壓力值。例如，如果P₂為10巴，則壓力傳感器5適于感測(cè)壓力P_{監(jiān)測(cè)}＝大約10巴的壓力P₁。

另外，為了在壓力P₁遠(yuǎn)小于P₂的情況下(例如當(dāng)傳感器不使用時(shí))防止損壞傳感器5，一個(gè)或多個(gè)阻擋器元件70、71提供插入段33的最大位移，以防止損壞柔性元件31、32和纖維7以及內(nèi)置光纖傳感器43和42。

圖10中示出了本發(fā)明的另一實(shí)施方式。在圖10中，纖維7包括連接部53與連接部55之間的第二部分中的附加的內(nèi)置光纖傳感器81和82。如將理解的是，內(nèi)置光纖傳感器81和82將提供從其反射的附加傳感器信號(hào)，反射的附加傳感器信號(hào)可以由圖1的詢問(wèn)器8和分析系統(tǒng)15進(jìn)行分析。

如將理解的是，光學(xué)傳感器的、由傳感器系統(tǒng)的壓力傳感器5中的每個(gè)中的內(nèi)置光纖傳感器反射的反射部分可以在向后的方向中(通過(guò)直接測(cè)量反射部分)或在向前的方向中(通過(guò)感測(cè)纖維7中的光學(xué)信號(hào)的丟失部分)進(jìn)行測(cè)量。在圖3的實(shí)施方式中，由于纖維7在傳感器5中終止，所以僅反射部分可由詢問(wèn)器8感測(cè)。圖6至圖10中所示的其他實(shí)施方式允許測(cè)量光學(xué)信號(hào)的反射部分以及向前部分，從而執(zhí)行對(duì)其的分析。另外，圖6至圖10中所示的其他實(shí)施方式允許多個(gè)傳感器依次連接至一條纖維線路上，從而通過(guò)這種方式制造內(nèi)置光纖傳感器，使得內(nèi)置光纖傳感器反射通過(guò)纖維發(fā)送的光的不同部分，以使它們中的所有部分可通過(guò)觀察反射信號(hào)或傳輸信號(hào)的總光譜而由圖1的分析系統(tǒng)15同時(shí)地記錄，以及使得由于從每個(gè)傳感器反射的光的唯一性，光學(xué)觀察到的變化可以被追溯并且歸因于在每個(gè)傳感器中觀察到的變化。

已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的一些具體實(shí)施方式描述了本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，附圖中所示的和本文所描述的實(shí)施方式僅旨在用于說(shuō)明的目的，而不旨在以任何方式或手段限制本發(fā)明?？梢韵嘈诺氖牵景l(fā)明的操作和結(jié)構(gòu)通過(guò)前述的說(shuō)明和所附的附圖將變得顯而易見(jiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚，本發(fā)明不限于本文所描述的任何實(shí)施方式，并且應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的變型是可能的。另外，運(yùn)動(dòng)學(xué)倒置被認(rèn)為是內(nèi)在地公開并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在權(quán)利要求中，任何參考符號(hào)不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求。當(dāng)在本說(shuō)明書或所附權(quán)利要求中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包括(comprising)”和“包括(including)”不應(yīng)被解釋為排他性或詳盡性的含義，而應(yīng)被解釋為包含性的意義。因此，除了在任何權(quán)利要求中所列出的那些之外，本文所使用的表述“包括”不排除其它元件或步驟的存在。此外，詞語(yǔ)“一(a)”和“一(an)”不應(yīng)被解釋為限于“僅一個(gè)”，而是用于表示“至少一個(gè)”，并且不排除多個(gè)。未具體或明確地描述或要求保護(hù)的特征可在本發(fā)明范圍內(nèi)附加地包括在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中。諸如“用于......的裝置”的表述應(yīng)當(dāng)理解為：“被配置為......的部件”或“構(gòu)造成......的構(gòu)件”，并且應(yīng)當(dāng)被解釋為包括所公開的結(jié)構(gòu)的等同物?！瓣P(guān)鍵”、“優(yōu)選”、“特別優(yōu)選”等相似表達(dá)的使用不旨在限制本發(fā)明。在不背離由權(quán)利要求所確定的本發(fā)明的范圍的情況下，通常可進(jìn)行本領(lǐng)域技術(shù)人員的視界內(nèi)的添加、刪除和修改。本發(fā)明可以以不同于本文具體描述的方式實(shí)施，并且本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求限制。