一种活塞式菱形结构光纤Bragg光栅渗压传感器及其使用方法

摘要

本发明涉及一种活塞式菱形结构光纤Bragg光栅渗压传感器及其使用方法，属于光电子测量器件技术领域。本发明包括进压口、承压活塞、上支撑架、压力导杆、菱形传压结构、上弹性钢片、下弹性钢片、温补光纤Bragg光栅、下支撑架、光纤Bragg光栅、导出光纤、引出孔；上下支撑架焊接在外壳上，上支撑架的中间连接承压活塞，承压活塞的底部连接压力导杆的一端，其另一端与菱形传压结构的上端相连，上下弹性钢片对称固定在菱形传压结构的上半部和下半部，温补光栅的一端与上支撑架相连，下支撑架与菱形传压结构的下端相连，光栅粘贴在上下弹性钢片上，光栅的导出光纤通过引出孔引出。本发明实现了对被测渗压的实时在线监测。

主权项

一种活塞式菱形结构光纤Bragg光栅渗压传感器，其特征在于：包括进压口(1)、承压活塞(2)、上支撑架(3)、压力导杆(4)、菱形传压结构(5)、上弹性钢片(6)、下弹性钢片(7)、温补光纤Bragg光栅(8)、下支撑架(9)、光纤Bragg光栅(10)、导出光纤(11)、引出孔(12)；其中进压口(1)分布在传压仓中，上支撑架(3)、下支撑架(9)焊接在外壳上，上支撑架(3)的中间连接承压活塞(2)，承压活塞(2)的底部连接压力导杆(4)的一端，压力导杆(4)的另一端与菱形传压结构(5)的上端相连，上弹性钢片(6)、下弹性钢片(7)对称固定在菱形传压结构(5)的上半部和下半部，温补光纤Bragg光栅(8)的一端与上支撑架(3)相连，下支撑架(9)与菱形传压结构(5)的下端相连，光纤Bragg光栅(10)粘贴在上弹性钢片(6)、下弹性钢片(7)上，温补光纤Bragg光栅(8)、光纤Bragg光栅(10)的导出光纤(11)通过位于下支撑架(9)的引出孔(12)引出并与外接光缆相连接；首先根据光纤Bragg光栅解调仪分析得到光纤Bragg光栅(10)中心波长的移位值Δλ_B，再通过光纤Bragg光栅(10)中心波长的移位值Δλ_B与环境的渗压P的关系式计算出被测环境的渗压；式中：α为菱形传压结构(5)的左上杆与垂直方向的夹角，L₁、L₂分别为F₁、F₂的力矩；F₁为作用到菱形传压结构(5)左连接节点水平向左方向的力，F₂为弹性钢片对菱形传压结构(5)反作用拉力，S为承压活塞(2)的面积，E为弹性钢片的弹性模量，S₂为弹性钢片的横截面积，S_e为光纤Bragg光栅(10)的应变敏感系数，λ_B为光纤Bragg光栅(10)的中心波长。