基于光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器的制造方法
【專利摘要】基于光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器，屬于光纖光柵應(yīng)變傳感【技術(shù)領(lǐng)域】。解決了現(xiàn)有壓差傳感器體積大、抗電磁干擾性差和抗惡劣環(huán)境性差的問題。1號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、高壓隔離膜片、低壓隔離膜片、中心測量彈性膜片和1號強(qiáng)磁鐵均位于2號圓筒內(nèi)，2號強(qiáng)磁鐵、彈性懸臂梁和帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵均位于1號非金屬圓筒內(nèi)，彈性懸臂梁的一端吊裝在1號非金屬圓筒的頂面上，另一端固定有2號強(qiáng)磁鐵，且2號強(qiáng)磁鐵與1號強(qiáng)磁鐵異性相對設(shè)置，帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵黏貼在彈性懸臂梁的側(cè)壁上，2號圓筒的底面設(shè)有高壓液體入口，頂面設(shè)有低壓液體入口。它主要應(yīng)用在液體壓差傳感領(lǐng)域。
【專利說明】基于光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用隔離式強(qiáng)磁鐵帶動懸臂梁表面光纖光柵發(fā)生應(yīng)變的光纖差壓傳感器，屬于光纖光柵應(yīng)變傳感【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]差壓傳感器廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、環(huán)保等行業(yè)，用于測量液體、氣體的差壓和流量等參數(shù)，可作為過程控制領(lǐng)域用差壓變送器的核心部件。
[0003]在許多特殊的場合，光纖光柵差壓傳感器具有許多傳統(tǒng)差壓傳感器不具備的特點(diǎn)。光纖光柵作為智能化結(jié)構(gòu)的傳感器，具有體積小、重量輕、耐腐蝕、抗電磁干擾能力強(qiáng)、易集成、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，可以埋覆在被測物體和材料內(nèi)部對壓強(qiáng)、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、流速、流量、粘度等物理量進(jìn)行檢測。
[0004]對于市場上現(xiàn)有的差壓變送器，由于差壓傳感器的體積大、價格昂貴、抗電磁干擾能力差等缺點(diǎn)，對其工程化的推廣應(yīng)用構(gòu)成了限制；對于差壓變送器的使用環(huán)境，電阻、電容式差壓傳感器在強(qiáng)電磁、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)輻射、高低溫、極端惡劣天氣等狀況下可能存在功能性失靈的風(fēng)險；對于光纖光柵傳感信號的解調(diào)，是依據(jù)對光纖光柵不同的中心波長返回值進(jìn)行讀取和參量變換，進(jìn)而得到待測信息的變化量，在相同情況下光纖光柵傳感器更適合于惡劣環(huán)境下對微小差壓信號的測量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有壓差傳感器體積大、抗電磁干擾性差和抗惡劣環(huán)境性差的問題，本發(fā)明提供了一種基于光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器。
[0006]基于光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器，它包括I號非金屬圓筒、2號圓筒、I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、高壓隔離膜片、低壓隔離膜片、中心測量彈性膜片、I號強(qiáng)磁鐵、2號強(qiáng)磁鐵、彈性懸臂梁和帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵；
[0007]I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、高壓隔離膜片、低壓隔離膜片、中心測量彈性膜片和I號強(qiáng)磁鐵均位于2號圓筒內(nèi)，
[0008]2號圓筒的底面設(shè)有高壓液體入口，頂面設(shè)有低壓液體入口，
[0009]I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)均為圓形結(jié)構(gòu)，
[0010]I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)依次沿2號圓筒的頂面至底面的方向固定在2號圓筒內(nèi)，且I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)上均設(shè)有通孔，
[0011]低壓隔離膜片嵌入在2號圓筒內(nèi)，且位于低壓液體入口和I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)之間，I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)用于對低壓隔離膜片進(jìn)行過載保護(hù)；
[0012]高壓隔離膜片嵌入在2號圓筒內(nèi)，且位于高壓液體入口和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)之間，3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)用于對高壓隔離膜片進(jìn)行過載保護(hù)；
[0013]中心測量彈性膜片位于2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)之間，且中心測量彈性膜片的膜片邊緣與2號圓筒的內(nèi)壁固定連接，
[0014]I號強(qiáng)磁鐵通過剛性桿與中心測量彈性膜片的中心垂直固定連接，且剛性桿穿過2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的通孔，4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)嵌套在剛性桿外，與剛性桿固定連接，且4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)位于2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)和中心測量彈性膜片之間，2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)用于對4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行過載保護(hù)，
[0015]I號非金屬圓筒垂直嵌入在2號圓筒的側(cè)壁內(nèi)，且位于I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)和2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)之間，
[0016]2號強(qiáng)磁鐵、彈性懸臂梁和帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵均位于I號非金屬圓筒內(nèi)，彈性懸臂梁的一端吊裝在I號非金屬圓筒的頂面上，另一端固定有2號強(qiáng)磁鐵，且2號強(qiáng)磁鐵與I號強(qiáng)磁鐵異性相對設(shè)置，帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵黏貼在彈性懸臂梁的側(cè)壁上，
[0017]2號強(qiáng)磁鐵與I號強(qiáng)磁鐵之間的垂直距離的范圍為3mm至5mm。
[0018]差壓變化會推動中心測量彈性膜片在軸向發(fā)生一定程度的位移，剛性桿末端的I號強(qiáng)磁鐵會同步帶動與之相對2號強(qiáng)磁鐵產(chǎn)生微小位移，進(jìn)而會引發(fā)彈性懸臂梁切向形變，造成帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵的微小應(yīng)變，光纖光柵解調(diào)儀可以對其微應(yīng)變信號進(jìn)行處理，在計(jì)算機(jī)監(jiān)測軟件上通過讀取光波長的變化來間接反映中心測量彈性膜片的微小位移。
[0019]本實(shí)用新型帶來的有益效果是，使得油氣分離、油液分離，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，采用獨(dú)特的隔離密封式磁力傳動結(jié)構(gòu)，避免硅油等壓力傳遞介質(zhì)對光纖光柵固化區(qū)域的長期腐蝕和沖擊破壞，可以很好的延長傳感器的使用壽命，保證其持續(xù)良好的重復(fù)性和靈敏度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型所述的光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]【具體實(shí)施方式】一:參見圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的基于光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器，它包括I號非金屬圓筒1、2號圓筒2、1號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5_1、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2、3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-3、4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-4、高壓隔離膜片6_1、低壓隔離膜片6-2、中心測量彈性膜片7、I號強(qiáng)磁鐵8-1、2號強(qiáng)磁鐵8-2、彈性懸臂梁9和帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵10 ；
[0022]I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-1、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2、3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5_3、4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-4、高壓隔離膜片6-1、低壓隔離膜片6-2、中心測量彈性膜片7和I號強(qiáng)磁鐵8_1均位于2號圓筒2內(nèi)，
[0023]2號圓筒2的底面設(shè)有高壓液體入口 3，頂面設(shè)有低壓液體入口 4，
[0024]I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-1、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5_3均為圓形結(jié)構(gòu)，
[0025]I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-1、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5_3依次沿2號圓筒2的頂面至底面的方向固定在2號圓筒2內(nèi)，且I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-1、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-3上均設(shè)有通孔，
[0026]低壓隔離膜片6-2嵌入在2號圓筒2內(nèi)，且位于低壓液體入口 4和I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-1之間，I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-1用于對低壓隔離膜片6-2進(jìn)行過載保護(hù)；
[0027]高壓隔離膜片6-1嵌入在2號圓筒2內(nèi)，且位于高壓液體入口 3和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-3之間，3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-3用于對高壓隔離膜片6-1進(jìn)行過載保護(hù)；
[0028]中心測量彈性膜片7位于2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5_3之間，且中心測量彈性膜片7的膜片邊緣與2號圓筒2的內(nèi)壁固定連接，
[0029]I號強(qiáng)磁鐵8-1通過剛性桿與中心測量彈性膜片7的中心垂直固定連接，且剛性桿穿過2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2的通孔，4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-4嵌套在剛性桿外，與剛性桿固定連接，且4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-4位于2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2和中心測量彈性膜片7之間，2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2用于對4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-4進(jìn)行過載保護(hù)，
[0030]I號非金屬圓筒I垂直嵌入在2號圓筒2的側(cè)壁內(nèi)，且位于I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-1和2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2之間，
[0031]2號強(qiáng)磁鐵8-2、彈性懸臂梁9和帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵10均位于I號非金屬圓筒I內(nèi)，彈性懸臂梁9的一端吊裝在I號非金屬圓筒I的頂面上，另一端固定有2號強(qiáng)磁鐵8-2，且2號強(qiáng)磁鐵8-2與I號強(qiáng)磁鐵8-1異性相對設(shè)置，帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵10黏貼在彈性懸臂梁9的側(cè)壁上，
[0032]2號強(qiáng)磁鐵8-2與I號強(qiáng)磁鐵8-1之間的垂直距離的范圍為3mm至5mm。
[0033]本實(shí)施方式中，差壓變化會推動中心測量彈性膜片7在軸向發(fā)生一定程度的位移，剛性桿末端的I號強(qiáng)磁鐵8-1會同步帶動與之相對2號強(qiáng)磁鐵8-2產(chǎn)生微小位移，進(jìn)而會引發(fā)彈性懸臂梁9切向形變，造成帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵10的微小應(yīng)變，光纖光柵解調(diào)儀可以對其微應(yīng)變信號進(jìn)行處理，在計(jì)算機(jī)監(jiān)測軟件上通過讀取光波長的變化來間接反映中心測量彈性膜片的微小位移。
[0034]中心測量彈性膜片7采用彈性金屬材料、纖維增強(qiáng)聚合物、或碳纖維實(shí)現(xiàn)，中心測量彈性膜片7的工作直徑、厚度可以根據(jù)測量范圍選定。
[0035]剛性金屬鉸鏈為剛性金屬鉸鏈或不銹鋼絲繩來實(shí)現(xiàn)，保障差壓傳感器的測量精度和抗蠕變的能力。
[0036]彈性懸臂梁9采用彈性金屬材料或纖維復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)。
[0037]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一所述的一種基于光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器實(shí)現(xiàn)的液體壓差的傳感方法的區(qū)別在于，所述的4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-4為圓形結(jié)構(gòu)，且4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-4完全覆蓋2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2的通孔。
[0038]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一所述的一種基于光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器實(shí)現(xiàn)的液體壓差的傳感方法的區(qū)別在于，它還包括剛性金屬鉸鏈，剛性金屬鉸鏈連接在I號強(qiáng)磁鐵8-1和2號圓筒2之間，用于克服I號強(qiáng)磁鐵8-1與2號強(qiáng)磁鐵8-2相接觸。
[0039]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一所述的一種基于光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器實(shí)現(xiàn)的液體壓差的傳感方法的區(qū)別在于，所述的剛性桿為圓柱形，2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2的通孔為圓形，剛性桿嵌入在2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2的通孔內(nèi)。
[0040]本實(shí)施方式中，通過2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)5-2的通孔對剛性桿的嵌入式固定，用于克服I號強(qiáng)磁鐵8-1和2號強(qiáng)磁鐵8-2由于磁性相吸而導(dǎo)致的I號強(qiáng)磁鐵8-1和2號強(qiáng)磁鐵 8-2相接觸。
【權(quán)利要求】
1.基于光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器，其特征在于，它包括I號非金屬圓筒(1)、2號圓筒(2)、1號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-1)、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-2)、3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5_3)、4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-4)、高壓隔離膜片(6-1)、低壓隔離膜片(6-2)、中心測量彈性膜片(7)、1號強(qiáng)磁鐵(8-1)、2號強(qiáng)磁鐵(8-2)、彈性懸臂梁(9)和帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵(10)； I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-1)、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-2)、3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-3)、4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-4)、高壓隔離膜片(6-1)、低壓隔離膜片(6-2)、中心測量彈性膜片(7)和I號強(qiáng)磁鐵(8-1)均位于2號圓筒(2)內(nèi)， 2號圓筒(2)的底面設(shè)有高壓液體入口(3)，頂面設(shè)有低壓液體入口(4)， I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-1)、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-2)和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-3)均為圓形結(jié)構(gòu)， I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-1)、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-2)和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-3)依次沿2號圓筒(2)的頂面至底面的方向固定在2號圓筒(2)內(nèi)，且I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-1)、2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-2)和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-3)上均設(shè)有通孔，低壓隔離膜片(6-2)嵌入在2號圓筒⑵內(nèi)，且位于低壓液體入口⑷和I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-1)之間，I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-1)用于對低壓隔離膜片(6-2)進(jìn)行過載保護(hù)；高壓隔離膜片(6-1)嵌入在2號圓筒(2)內(nèi)，且位于高壓液體入口(3)和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-3)之間，3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-3)用于對高壓隔離膜片(6-1)進(jìn)行過載保護(hù)；中心測量彈性膜片(7)位于2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-2)和3號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-3)之間，且中心測量彈性膜片(7)的膜片邊緣與2號圓筒(2)的內(nèi)壁固定連接， I號強(qiáng)磁鐵(8-1)通過剛性桿與中心測量彈性膜片(7)的中心垂直固定連接，且剛性桿穿過2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-2)的通孔，4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-4)嵌套在剛性桿外，與剛性桿固定連接，且4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-4)位于2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-2)和中心測量彈性膜片(7)之間，2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-2)用于對4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-4)進(jìn)行過載保護(hù)， I號非金屬圓筒(I)垂直嵌入在2號圓筒(2)的側(cè)壁內(nèi)，且位于I號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-1)和2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-2)之間， 2號強(qiáng)磁鐵(8-2)、彈性懸臂梁(9)和帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵(10)均位于I號非金屬圓筒(I)內(nèi)，彈性懸臂梁(9)的一端吊裝在I號非金屬圓筒(I)的頂面上，另一端固定有2號強(qiáng)磁鐵(8-2)，且2號強(qiáng)磁鐵(8-2)與I號強(qiáng)磁鐵(8-1)異性相對設(shè)置，帶有溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵(10)黏貼在彈性懸臂梁(9)的側(cè)壁上， 2號強(qiáng)磁鐵(8-2)與I號強(qiáng)磁鐵(8-1)之間的垂直距離的范圍為3mm至5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器，其特征在于，所述的4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-4)為圓形結(jié)構(gòu)，且4號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-4)完全覆蓋2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-2)的通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器，其特征在于，它還包括剛性金屬鉸鏈，剛性金屬鉸鏈連接在I號強(qiáng)磁鐵(8-1)和2號圓筒⑵之間，用于克服I號強(qiáng)磁鐵(8-1)與2號強(qiáng)磁鐵(8-2)相接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的磁力傳動差壓傳感器，其特征在于，所述的剛性桿為圓柱形，2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-2)的通孔為圓形，剛性桿嵌入在2號過載保護(hù)機(jī)構(gòu)(5-2)的通孔內(nèi)。
【文檔編號】G01L13/02GK204115941SQ201420631499
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】姜旭, 車國航, 呂國輝, 商紹華, 王亮, 董力輝 申請人:黑龍江大學(xué)