[实用新型]一种浮子式光纤Bragg光栅Pb-Sn熔融合金密度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量熔融合金密度的浮子式光纤Bragg光栅Pb-Sn熔融合金密度传感器，属光电子测量技术领域。

背景技术

密度作为各种物质的重要物性参数之一，它的测量广泛地应用于现代国防、科技、工业等领域。熔融合金因自身高温等因素使一般液体密度计难以直接应用于对它的测量。目前研究熔融态物质密度的方法有γ射线法、改良静滴法。γ射线密度计是采用γ射线透射原理，可非接触测量密封罐、槽、管道内物质的密度，其对放射源的选择、安装条件有严格限制，需根据不同的测量对象要作不同程度的现场标定。改良静滴法是通过上下两个坩埚对其间的熔融合金挤压而在预先设置的圆柱孔隙内形成一个类圆柱状的形体，通过CCD camera与X射线发射装置对这个形体成像，输入计算机后经特征提取等图像处理后计算出该部分合金体积，进而计算出合金密度，但该方法对操作使用所需的软、硬件环境及测量手段要求严格，难以实现便携式实时测量。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种能够精确测量Pb-Sn熔融合金密度的光纤Bragg光栅密度传感器，内部灌铅的锥形浮子受浮力、重力作用使浮力传递杆受拉，通过钢条等臂杠杆、连杆对固定在保护筒上的等强度悬臂梁的右端产生向上的拉力，使等强度悬臂梁发生挠度变形，进而引起粘贴在悬臂梁上、下表面的光纤Bragg光栅中心反射波长的移位，据浮子所受浮力与熔融合金密度的线性关系计算出该温度下熔融合金的密度。通过测量置于熔融合金中的锥形浮子的浮力从而实现对熔融合金密度的实时监测。

本实用新型采用的技术方案：一种浮子式光纤Bragg光栅Pb-Sn熔融合金密度传感器，包括钢条等臂杠杆1、浮力传递杆2、浮子限定杆3、锥形浮子4、光纤Bragg光栅6、等强度悬臂梁7、密封底座10、保护筒11、连杆套筒12、连杆13、测温光栅14、限定孔15、输入输出光纤17，升降齿轮18，固定插销19、外边手柄20，支撑体21，通孔I22和通孔II23；锥形浮子4穿过浮子限定杆3上的限定孔15挂接在浮力传递杆2上，浮子限定杆3右端焊接于保护筒11支撑体上，浮力传递杆2与连杆13活动连接于钢条等臂杠杆1两端。钢条等臂杠杆1与保护筒11支撑体铰链连接，连杆13下端与等强度悬臂梁7右端固定连接，连杆套筒12下部与保护筒11顶部连接，等强度悬臂梁7左端固定于保护筒11内壁，等强度悬臂梁7上、下表面分别贴有光纤Bragg光栅6，测温光栅14粘贴于连杆套筒12内壁，输入输出光纤17通过连杆套筒12向外引出并与分析设备相连，密封底座10与保护筒11连接，支撑体21固定在保护筒11上，支撑体21的顶部设有可以和升降齿轮18相互咬合的齿条，支撑体21上设有通孔                                                22，升降齿轮18与外边手柄20连接，外边手柄20设有通孔23，固定插销19可以同时穿过通孔22和通孔23。

为了防止沸腾的熔融合金溅入连杆套筒12而影响测量，支撑体21设有防溅网罩16。

所述的锥形浮子4外形为倒锥体、外层为陶瓷材料以减小熔融合金粘附，锥形浮子4内部灌铅使其密度大于熔融合金密度。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中传感器置于熔融合金中，在线监测；传感器主体部分置于熔融合金中，并未直接与外界接触，具有很强的抗干扰能力；采用等强度悬臂梁作为波长调谐方式，且熔融合金密度与浮子所受浮力具有线性关系，使传感器具有优良的线性度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-钢条等臂杠杆，2-浮力传递杆，3-浮子限定杆，4-锥形浮子，5-熔融合金，6-光纤Bragg光栅，7-等强度悬臂梁，8-合金容器，9-加热装置，10-密封底座，11-保护筒，12-连杆套筒，13-连杆，14-测温光栅，15-限定孔，16-防溅网罩，17-输入输出光纤，18-升降齿轮，19-固定插销，20-外连手柄，21-支撑体，22-通孔I，23-通孔II。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，以方便技术人员理解。