本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及豎置式光纖光柵壓差傳感器。

背景技術(shù)：

由于橋梁受到自重以及橋上荷載作用會(huì)產(chǎn)生一定的撓度，隨著橋梁施工技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)橋梁跨度正在不斷增大，我國(guó)高鐵也大量采用高架橋的形式，在高鐵列車高速運(yùn)行過程中，橋梁承受的動(dòng)荷載容易引起橋梁產(chǎn)生較大變形。傳統(tǒng)的撓度觀測(cè)手段效率較低，而且受人為因素或環(huán)境因素影響較大，自動(dòng)化程度和測(cè)量精度都不能滿足實(shí)際需求。已有的光纖光柵橋梁撓度傳感器受動(dòng)荷載影響較大，測(cè)量產(chǎn)生的誤差較大。并且由于高層建筑物施工、地下采礦或過度開采地下水、軟土路基下沉等因素，會(huì)造成地基沉降。沉降觀測(cè)對(duì)高層建筑物的安全、高鐵行車安全等諸多方面都有十分重要的意義。傳統(tǒng)的沉降觀測(cè)手段效率較低，而且受人為因素或環(huán)境因素影響較大，自動(dòng)化程度和測(cè)量精度都不能滿足實(shí)際需求。

光纖光柵傳感器是目前應(yīng)用最為廣泛的光纖傳感器之一，可測(cè)量應(yīng)變、溫度、壓力、位移、流量、液位等參數(shù)。其傳感原理一般基于被測(cè)參數(shù)變化引起光柵周期和有效折射率的變化，從而導(dǎo)致光柵特征波長(zhǎng)的變化，通過測(cè)量特征波長(zhǎng)的移動(dòng)量來測(cè)量上述參數(shù)。目前,國(guó)內(nèi)外采用光纖光柵的壓力或液位傳感器非常多，但專門針對(duì)沉降以及橋梁撓度監(jiān)測(cè)的光纖光柵傳感器的報(bào)道較少。

現(xiàn)有的光纖光柵壓差傳感器提供測(cè)量范圍小、測(cè)量精度低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工不方便，為此我們提出一種豎置式光纖光柵壓差傳感器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的豎置式光纖光柵壓差傳感器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案：

豎置式光纖光柵壓差傳感器，包括殼體和傳感器底座，殼體安裝在傳感器底座上，所述殼體的一側(cè)設(shè)有開口，開口處設(shè)有傳感器側(cè)蓋，傳感器側(cè)蓋與殼體之間通過螺釘連接，所述殼體的內(nèi)部設(shè)有傳感段，傳感段設(shè)有壓環(huán)，壓環(huán)安裝在殼體的內(nèi)部，壓環(huán)上固定安裝有壓力膜片，壓力膜片豎直放置在傳感段的中部位置，壓力膜片兩側(cè)分別設(shè)有第一墊圈和第二墊圈，壓力膜片遠(yuǎn)離傳感器側(cè)蓋的一側(cè)設(shè)有壓力室，壓力室的兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)液孔和出液孔，進(jìn)液孔和出液孔分別延伸至殼體的外部，所述壓力膜片上粘貼有壓力傳感光柵，壓力傳感光柵的一端連接有溫度傳感光柵，壓力傳感光柵和溫度傳感光柵相互遠(yuǎn)離的一端均連接有光纖，所述殼體的兩側(cè)側(cè)壁上均設(shè)有通孔，光纖的兩端分別穿過通孔延伸至殼體的外部，所述殼體的頂端設(shè)有排氣管，排氣管的一端連接有壓力室，排氣管遠(yuǎn)離壓力室的一端設(shè)有排氣蓋。

優(yōu)選的，所述傳感器底座上設(shè)有螺紋孔，螺紋孔內(nèi)設(shè)有螺釘，傳感器底座與殼體通過螺釘連接。

優(yōu)選的，所述壓力室的兩側(cè)均設(shè)有弧形側(cè)壁。

優(yōu)選的，所述壓力膜片為平膜片。

優(yōu)選的，所述溫度傳感光柵不與壓力膜片粘接，溫度傳感光柵在殼體內(nèi)松散放置，且壓力傳感光柵、溫度傳感光柵和光纖均位于壓力膜片遠(yuǎn)離壓力室的一側(cè)。

優(yōu)選的，所述壓環(huán)上設(shè)有凸塊，殼體的內(nèi)壁上設(shè)有凹槽，凸塊和凹槽的截面積相同，凸塊和凹槽相互卡接。

本實(shí)用新型的有益效果：

1、本裝置利用壓力膜片將液位差轉(zhuǎn)換為膜片中心的應(yīng)變，引起膜片上光纖布拉格光柵的應(yīng)變和波長(zhǎng)變化，從而由波長(zhǎng)變化可精確測(cè)量沉降或橋梁撓度變化引起的液位差變化；

2、本裝置通過改變壓力膜片的厚度和與其聯(lián)通的水箱的與傳感器的高差可以方便的調(diào)節(jié)撓度測(cè)量范圍和測(cè)量精度，適用于不同場(chǎng)合，具有體積小、安裝簡(jiǎn)便、成本低、精度高等優(yōu)點(diǎn)，便于進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提出的豎置式光纖光柵壓差傳感器的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型提出的豎置式光纖光柵壓差傳感器的正式結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1傳感器底座、2傳感段、3傳感器側(cè)蓋、4壓力膜片、5壓力室、6進(jìn)液孔、7出液孔、8壓力傳感光柵、9溫度傳感光柵、10光纖、11通孔、12排氣管、13排氣蓋、14、螺釘、15第一墊圈、16第二墊圈、17壓環(huán)、18殼體。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

參照?qǐng)D1-2，豎置式光纖光柵壓差傳感器，包括殼體18和傳感器底座1，殼體18安裝在傳感器底座1上，殼體18的一側(cè)設(shè)有開口，開口處設(shè)有傳感器側(cè)蓋3，傳感器側(cè)蓋3與殼體18之間通過螺釘連接，殼體18的內(nèi)部設(shè)有傳感段2，傳感段2設(shè)有壓環(huán)17，壓環(huán)17安裝在殼體18的內(nèi)部，壓環(huán)17上固定安裝有壓力膜片4，壓力膜片4豎直放置在傳感段2的中部位置，壓力膜片4兩側(cè)分別設(shè)有第一墊圈15和第二墊圈16，壓力膜片4遠(yuǎn)離傳感器側(cè)蓋3的一側(cè)設(shè)有壓力室5，壓力室5的兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)液孔6和出液孔7，進(jìn)液孔6和出液孔7分別延伸至殼體18的外部，壓力膜片4上粘貼有壓力傳感光柵8，壓力傳感光柵8的一端連接有溫度傳感光柵9，壓力傳感光柵8和溫度傳感光柵9相互遠(yuǎn)離的一端均連接有光纖10，殼體18的兩側(cè)側(cè)壁上均設(shè)有通孔11，光纖10的兩端分別穿過通孔11延伸至殼體18的外部，殼體的頂端設(shè)有排氣管12，排氣管12的一端連接有壓力室5，排氣管12遠(yuǎn)離壓力室5的一端設(shè)有排氣蓋13，傳感器底座1上設(shè)有螺紋孔，螺紋孔內(nèi)設(shè)有螺釘14，傳感器底座1與殼體18通過螺釘連接，壓力室5的兩側(cè)均設(shè)有弧形側(cè)壁，壓力膜片4為平膜片，溫度傳感光柵9不與壓力膜片4粘接，溫度傳感光柵9在殼體18內(nèi)松散放置，且壓力傳感光柵8、溫度傳感光柵9和光纖10均位于壓力膜片4遠(yuǎn)離壓力室5的一側(cè)，壓環(huán)17上設(shè)有凸塊，殼體18的內(nèi)壁上設(shè)有凹槽，凸塊和凹槽的截面積相同，凸塊和凹槽相互卡接。

實(shí)施例：傳感器底座1與殼體18之間用M6螺釘14緊固，在壓環(huán)17內(nèi)先裝上第一墊圈15，再安裝壓力膜片4，然后再放上第二墊圈16，再將壓環(huán)17卡接在殼體18內(nèi)，壓力膜片4與傳感段2右半部分形成壓力室5，壓力室5前后分別設(shè)置有進(jìn)液孔6和出液孔7，壓力室頂部設(shè)有排氣管12。在傳感器初次安裝時(shí)，應(yīng)通過排氣管12將壓力室5內(nèi)的殘余空氣排除，然后采用排氣蓋13將壓力室密封。在壓差傳感器安裝時(shí)，進(jìn)液孔6和出液孔7與外部連通管連接，聯(lián)通管上接多個(gè)壓差傳感器來實(shí)現(xiàn)橋梁多個(gè)位置的撓度監(jiān)測(cè)或沉降監(jiān)測(cè)，連通管內(nèi)液面與壓力膜片之間的液位差會(huì)造成壓力膜片中心的應(yīng)變。壓力傳感光柵8緊貼在壓力膜片4中心位置布置，溫度傳感光柵9與傳感段2級(jí)壓力膜片4接觸，壓力傳感光柵8和溫度傳感光柵9串聯(lián)，與壓力傳感光柵8和溫度傳感光柵9相連的光纖10通過器壁上的通孔11穿出。壓力膜片宜采用平膜片，厚度在0.04mm到0.5mm之間，傳感器監(jiān)測(cè)沉降或橋梁撓度過程中，測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)位置保持不變，當(dāng)傳感器所在橋梁位置產(chǎn)生撓度時(shí)，測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)處液面與壓力膜片4之間的液位差發(fā)生變化，導(dǎo)致膜片4產(chǎn)生應(yīng)變，引起壓力傳感光柵8的應(yīng)變，通過測(cè)量壓力傳感光柵的特征波長(zhǎng)改變量來確定液位差的大小，從而得到橋梁的撓度變形量。溫度傳感光柵9用于補(bǔ)償溫度波動(dòng)對(duì)沉降或撓度測(cè)量的影響，從而提高沉降或撓度的測(cè)量精度。本實(shí)用新型通過改變壓力膜片的厚度和與其聯(lián)通的水箱的與傳感器的高差可以方便的調(diào)節(jié)沉降或撓度測(cè)量范圍和測(cè)量精度，便于在不同場(chǎng)合進(jìn)行應(yīng)用。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。