一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于光纖傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]礦壓監(jiān)測是煤礦安全、高效生產(chǎn)的關(guān)鍵，更是研宄采動圍巖運動和應力場變化規(guī)律的核心。目前，用于煤礦壓力檢測的傳感器有機械式、液壓式、電阻應變式、振弦式等。這些傳感器須帶電工作，易產(chǎn)生電火花，在井下瓦斯?jié)舛容^高的情況下反成為安全隱患，而且它們僅適合單點壓力測量，難組成網(wǎng)絡進行多點、實時、遠程在線網(wǎng)絡監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的是提供一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高、長期穩(wěn)定性好、不受電磁輻射干擾的特點。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，包括有處于被測對象底部的一次膜片，一次膜片的四周與殼體的外環(huán)粘結(jié)在一起，殼體的內(nèi)環(huán)上設(shè)有二次膜片；二次膜片與一次膜片之間設(shè)有傳壓油腔；傳壓油腔底部設(shè)有油嘴；二次膜片的底部與傳壓探桿的一端接觸，傳壓探桿的另一端通過楔塊孔穿過開口腔體與楔塊連接；開口腔體與伸縮桿的上端相連，伸縮桿的下端固定在底座上；伸縮桿設(shè)有伸縮彈簧；伸縮桿的兩側(cè)分別設(shè)有等強度梁A和等強度梁B，等強度梁A和等強度梁B的下端設(shè)有在底座上，兩者的上端分別與支桿A、支桿B的一端相連，支桿A、支桿B的另一端頂接在楔塊上；光纖光柵A和光纖光柵B分別黏貼在等強度梁A和等強度梁B的上下表面。
[0005]所述的二次膜片焊接在殼體的內(nèi)環(huán)上；所述的二次膜片的直徑小于一次膜片。
[0006]所述的楔塊在軸向方向設(shè)置開口腔體。
[0007]所述的伸縮彈簧直徑大于所述的開口腔體直徑。
[0008]所述的光纖光柵的尾纖一端黏貼在等強度梁A和等強度梁B上，另一端通過引出孔伸出殼體。
[0009]所述的傳壓油腔通過其內(nèi)部的液壓油把一次膜片上受到的礦山壓力等值傳遞到二次膜片上。
[0010]所述的引出孔為殼體內(nèi)部的光纖光柵的尾纖預留的。
[0011]所述的傳壓探桿一端通過螺絲與楔塊連接。
[0012]所述的等強度梁A和等強度梁B的一端通過螺絲與底座連接。
[0013]所述的伸縮桿的一端通過螺絲與底座連接。
[0014]所述的支桿A、支桿B的一端通過螺絲與等強度梁A和等強度梁B連接。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]光纖光柵是一種新型的優(yōu)良應變傳感元件，具有抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、耗能少、靈敏度高等優(yōu)點。由于其采用波長解碼技術(shù)，避免了光源功率和損耗對測量的影響，適合長期監(jiān)測；將光纖光柵壓力傳感技術(shù)與煤層條件和開采條件相結(jié)合，設(shè)計適合于煤礦使用的各種光纖光柵壓力傳感器，為煤礦安全生產(chǎn)提供可靠的信息基礎(chǔ)。
[0017]與現(xiàn)有的礦壓傳感器相比，本實用新型的優(yōu)點在于利用光纖光柵進行壓力檢測，提出了一種新穎的光纖光柵壓力傳感器，該傳感器繼承了懸臂梁光纖光柵傳感的優(yōu)點，操作簡便、靈敏度高、動態(tài)范圍大、光柵損害小，對壓力有良好的線性響應度，可以消除溫度引起的交叉敏感效應。此外，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，抗電磁輻射的干擾，可以廣泛的應用在礦山工程、巖土工程、石油化工等惡劣環(huán)境的壓力檢測中。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖1中:1 一一次膜片、2—油嘴、3—傳壓油腔、4一二次膜片、5—傳壓探桿、
6—開口腔體、7—楔塊、8、9一支桿、10、11 一等強度梁、12—伸縮彈簧、13—底座、14、15一光纖光棚、16—殼體、17—密封螺釘、20—模塊孔、21 —伸縮桿、22—引出孔。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進一步詳細描述。
[0021]如圖1所示，一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，包括有處于被測對象底部的一次膜片1，一次膜片I的四周與殼體16的外環(huán)粘結(jié)在一起，殼體16的內(nèi)環(huán)上設(shè)有二次膜片4 ;二次膜片4與一次膜片I之間設(shè)有傳壓油腔3 ;傳壓油腔3底部設(shè)有油嘴2，通過油嘴2在傳壓油腔3內(nèi)注滿液壓油，傳壓油腔3通過其內(nèi)部的液壓油把一次膜片I上受到的礦山壓力等值傳遞到二次膜片4上；二次膜片4的底部與傳壓探桿5的一端接觸，傳壓探桿5的另一端通過楔塊孔20穿過開口腔體6與楔塊7連接；開口腔體6與伸縮桿21的上端相連，伸縮桿21的下端固定在底座13上；伸縮桿21設(shè)有伸縮彈簧12 ;伸縮桿21的兩側(cè)分別設(shè)有等強度梁AlO和等強度梁B11，等強度梁AlO和等強度梁Bll的下端設(shè)有在底座13上，兩者的上端分別與支桿A8、支桿B9的一端相連，支桿A8、支桿B9的另一端頂接在楔塊7上；光纖光柵A14和光纖光柵B15分別黏貼在等強度梁AlO和等強度梁Bll的上下表面。
[0022]所述的二次膜片4焊接在殼體16的內(nèi)環(huán)上；所述的二次膜片4的直徑小于一次膜片I。
[0023]所述的楔塊7在軸向方向設(shè)置開口腔體6。
[0024]所述的伸縮彈簧12直徑大于所述的開口腔體6直徑。
[0025]所述的光纖光柵的尾纖一端黏貼在等強度梁AlO和等強度梁Bll上，另一端通過引出孔22伸出殼體16。
[0026]所述的傳壓油腔3通過其內(nèi)部的液壓油把一次膜片I上受到的礦山壓力等值傳遞到二次膜片4上。
[0027]所述的引出孔22為殼體16內(nèi)部的光纖光柵的尾纖預留的。
[0028]所述的傳壓探桿5 —端通過螺絲與楔塊7連接。
[0029]所述的等強度梁AlO和等強度梁Bll的一端通過螺絲與底座13連接。
[0030]所述的伸縮桿21的一端通過螺絲與底座13連接。
[0031]所述的支桿AS、支桿B9的一端通過螺絲與等強度梁AlO和等強度梁Bll連接。
[0032]本實用新型的工作原理為:
[0033]當一次膜片I感受到上面的某個壓力并穩(wěn)定時，根據(jù)靜止流體力學中靜壓強的等值性，二次膜片4也受到來自傳壓油腔內(nèi)液壓油傳來的等值壓力，二次膜片4的變形推動傳壓探桿5，傳壓探桿5就會推動楔塊7向下移動，伸縮彈簧12受壓，致使伸縮桿21向開口腔體6內(nèi)伸入，楔塊7斜面上的支桿A8、支桿B9在楔塊的斜面上往高處移動，這樣支桿A8、支桿B9對等強度梁AlO和等強度梁Bll施加位移，使得等強度梁AlO和等強度梁Bll產(chǎn)生彎曲而變形，黏貼在等強度梁AlO和等強度梁Bll上下表面的光纖光柵A14和光纖光柵B15，也會和等強度梁AlO和等強度梁Bll —起發(fā)生協(xié)同變形，使得光纖光柵A14和光纖光柵B15的中心波長發(fā)生漂移，通過分析光纖光柵A14和光纖光柵B15中心波長的漂移量與壓力之間的關(guān)系，這樣就可以實現(xiàn)壓力的測定。
【主權(quán)項】
1.一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，包括有處于被測對象底部的一次膜片(I)，其特征在于，一次膜片(I)的四周與殼體(16)的外環(huán)粘結(jié)在一起，殼體(16)的內(nèi)環(huán)上設(shè)有二次膜片(4) ;二次膜片(4)與一次膜片(I)之間設(shè)有傳壓油腔(3);傳壓油腔(3)底部設(shè)有油嘴(2)，通過油嘴⑵在傳壓油腔(3)內(nèi)注滿液壓油，傳壓油腔(3)通過其內(nèi)部的液壓油把一次膜片(I)上受到的礦山壓力等值傳遞到二次膜片⑷上；二次膜片(4)的底部與傳壓探桿(5)的一端接觸，傳壓探桿(5)的另一端通過楔塊孔(20)穿過開口腔體(6)與楔塊(7)連接；開口腔體(6)與伸縮桿(21)的上端相連，伸縮桿(21)的下端固定在底座(13)上；伸縮桿(21)設(shè)有伸縮彈簧(12);伸縮桿(21)的兩側(cè)分別設(shè)有等強度梁A(1)和等強度梁B(ll)，等強度梁A(1)和等強度梁B(Il)的下端設(shè)有在底座(13)上，兩者的上端分別與支桿A(8)、支桿B(9)的一端相連，支桿A(8)、支桿B(9)的另一端頂接在楔塊(7)上；光纖光柵A (14)和光纖光柵B (15)分別黏貼在等強度梁A (10)和等強度梁B (I I)的上下表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的二次膜片(4)焊接在殼體(16)的內(nèi)環(huán)上；所述的二次膜片(4)的直徑小于一次膜片(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的楔塊(7)在軸向方向設(shè)置開口腔體(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的伸縮彈簧(12)直徑大于所述的開口腔體(6)直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的光纖光柵的尾纖一端黏貼在等強度梁A (10)和等強度梁B (11)上，另一端通過引出孔(22)伸出殼體(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的傳壓油腔(3)通過其內(nèi)部的液壓油把一次膜片(I)上受到的礦山壓力等值傳遞到二次膜片(4)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的引出孔(22)為殼體(16)內(nèi)部的光纖光柵的尾纖預留的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的傳壓探桿(5)—端通過螺絲與楔塊(7)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的支桿A (8)、支桿B (9)的一端通過螺絲與等強度梁A(1)和等強度梁B(Il)連接；所述的等強度梁A(1)和等強度梁B(Il)的一端通過螺絲與底座(13)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，其特征在于，所述的伸縮桿(21)的一端通過螺絲與底座(13)連接。
【專利摘要】一種基于光纖光柵的礦山壓力傳感器，一次膜片的上面接觸被測對象，周圍和殼體粘結(jié)在一起，一次膜片和二次膜片之間形成傳壓油腔，油腔內(nèi)的液壓油將一次膜片受到的壓力等值的傳遞到二次膜片上，二次膜片推動傳壓探桿，傳壓探桿通過楔塊孔穿過楔塊，并與楔塊通過螺絲連接，傳壓探桿帶動楔塊向下運動，彈簧受壓,導致伸縮桿向開口腔體伸入；等強度梁一端固定在底座上,另一端連接有支桿；支桿一端連接在等強度梁上，另一端與楔塊頂接；光纖光柵黏貼在等強度梁的上下表面,光纖光柵的尾纖一端黏貼在等強度梁上,另一端伸出殼體；利用光纖光柵進行礦山壓力的檢測，不受電磁輻射的干擾，測量精度高，本征安全。
【IPC分類】G01L1-24
【公開號】CN204346620
【申請?zhí)枴緾N201520040911
【發(fā)明人】張桂花
【申請人】西安科技大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月21日