利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2023101297724
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于环向变形的增敏型FBG压力传感器的测量方法,其特征在于,包括基于环向变形的增敏型FBG压力传感器,该增敏型FBG压力传感器包括压力盒、薄壁纺锤体和光纤光栅,所述压力盒内部设有薄壁纺锤体,压力盒与薄壁纺锤体之间缠绕有光纤光栅,所述光纤光栅包括压力测量光栅和温度补偿光栅,其中,压力测量光栅设置在薄壁纺锤体上,温度补偿光栅设置在压力盒上,当压力盒受法向压力作用时,薄壁纺锤体受压弯作用发生变形,环向周长发生变化;

所述薄壁纺锤体采用对称结构,薄壁纺锤体中部相对的一侧设有管槽,两侧管槽之间的薄壁纺锤体上设有凹槽,该凹槽内设有压力测量光栅,所述压力盒包括盒体和密封盖,所述盒体内壁开设有凹槽,该凹槽内设有温度补偿光栅,凹槽相对的两端贯穿开设有通孔,所述薄壁纺锤体顶部与密封盖内侧连接,底部与盒体底面连接;

该测量方法包括以下步骤:

(1)测量压力测量光栅和温度补偿光栅的初始波长;

(2)纺锤体受压力P时,中部发生的周长变化值△C和应变变化值△ε可分别表达为:其中,P为薄壁纺锤体所受压力,t为薄壁纺锤体壁厚,θ为薄壁纺锤体倾斜角度,R为压力盒内径,r为薄壁纺锤体顶部半径,d为薄壁纺锤体中部直径,μ为薄壁纺锤体的泊松比,E为薄壁纺锤体的弹性模量;

(3)光纤光栅波长与应变及温度之间的关系表达式为:

Δλ=(1‑Pe)Δε+(α+ξ)ΔT (3)

其中,Δλ为FBG波长的变化量,△ε为FBG的应变变化值,Pe,α,ξ分别为光纤的有效光弹系数、热膨胀系数和热光系数;

(4)由以上各式可得压力与光栅波长实际变化值的关系表达式为:

其中,KP为该基于环向变形的增敏型FBG光纤光栅传感器的压力敏感系数。

2.根据权利要求1所述的一种基于环向变形的增敏型FBG压力传感器的测量方法,其特征在于,所述压力测量光栅和温度补偿光栅串联在光纤上。

3.根据权利要求2所述的一种基于环向变形的增敏型FBG压力传感器的测量方法,其特征在于,所述光纤从盒体侧壁的通孔穿过,绕盒体凹槽和纺锤体后,从另一侧的通孔穿出。

4.根据权利要求1所述的一种基于环向变形的增敏型FBG压力传感器的测量方法,其特征在于,所述密封盖受法向压力。