[发明专利]煤矿用防爆型光纤光栅压力温度多参数传感器

说明书

技术领域

本发明一种用于煤矿瓦斯环境中可同时测量采掘液压系统的压力与温度的多参数光纤光栅传感器，其具有体积小、精度高、测量范围广、高安全性等特点，属于光纤传感技术领域，具体的说是一种可适用于煤矿危险煤层环境的防爆型光纤光栅压力温度多参数传感器。

背景技术

准确而实时地检测工作于煤矿易燃易爆环境的采掘液压装备的油压与油温是保障煤矿采掘装备正常运行和远程操控的基础，是实现井下少人和无人化采煤的前提。

目前，煤矿采掘液压装备的压力和温度的检测均采用电信号方式的传感器，二者需分别经过特殊保护封装，并配置有特殊电源后才能用于煤矿瓦斯环境，以免由于电信号产生电火花在高浓度瓦斯环境下发生爆炸，则压力传感器与温度传感器结构复杂、价格昂贵、实时性差，故开发一种体积小、精度高、成本低、高安全、集成型的煤矿用防爆型多参数传感器成为井下采煤装备检测技术发展的趋势。

光纤光栅是20世纪90年代以来在国际上新兴的一种基础性光纤无源器件。它以光为载体，光纤为媒介，感知传输外界压力和温度等信号，具有体积小、重量轻、电绝缘性强、抗电磁干扰的无源器件。同时，该类传感器可以适应高温、高压及冲击等恶劣环境。对于井下采煤的易燃易爆、潮湿、高压的瓦斯环境，光纤光栅传感器无疑是很好的选择。

目前，光纤光栅主要应用于航空、桥梁隧道、电力、油气管道、特殊建筑、高速公路等的健康监测。限制光纤光栅的广泛应用主要是解调仪的精度和价格、光纤光栅温度的交叉敏感、相应的封装技术，此外，由于裸光栅灵敏度只有-1.98×10^-6MPa^-1不能达到实际应用的要求。由此，针对煤矿采掘液压装备的压力与温度测量要求，设计了一种防爆型光纤光栅压力温度多参数传感器，其即可测量液压油的压力，又可测量液压油的温度。

发明内容

本发明的目的在于针对井下采煤易燃易爆环境，采用光纤光栅方式，提供体积小、精度高、成本低、高安全、集成型，具有温度自补偿功能的防爆型煤矿用既可测量压力又可测量温度的多参数测量传感器。

本发明采用如下技术方案：

煤矿用防爆型光纤光栅压力温度多参数测量传感器由壳体、压力传递装置、光纤光栅压力感应装置和光纤光栅温度感应装置等组成。

上述壳体一端为螺纹头，用于连接油路，另一端为开口腔体，用于安装测量零部件，其上带有一盖板用于密封，且壳体开有一通孔便于光纤接入。

上述压力传递装置包括立方体壳体、压紧块、弹性膜片、支撑架、挡块、杠杆；上述立方体壳体为一端螺纹，另一端为方形，立方体壳体的方头每个表层上开圆形凹槽；上述压紧块通过螺钉将上述弹性膜片分别安装于上述立方体壳体凹槽内，膜片底部加密封垫，防止油液泄露；上述支撑架分别通过螺钉与壳体中的螺纹孔相连接，上述挡块通过螺纹方式连接在壳体上；上述杠杆分别通过销轴安装于上述支撑架上。

上述光纤光栅压力感应装置包括等强度梁、光纤光栅，光纤光栅分别粘贴于等强度梁上表面

上述光纤光栅温度感应装置包括外保护管、铝管、石英管、光纤光栅、套筒。

所述煤矿用防爆型光纤光栅压力温度多参数测量传感器，其特征在于，上述等强度梁的数目为4其尺寸、材料都相同，从而保证灵敏度的一致性。

所述煤矿用防爆型光纤光栅压力温度多参数测量传感器，其特征在于，上述压力测量光纤光栅的数目为4，上述温度测量光纤光栅的数目为1

所述煤矿用防爆型光纤光栅压力温度多参数测量传感器，其特征在于，上述5根光纤光栅连接于同一根光纤上，压力测量光纤光栅的4根光纤光栅的压力灵敏度和温度灵敏度都相同从而实现传感器灵敏度不变和保证温度补偿功能，4根压力测量光纤光栅初始波长各不相同以保证传感器的线性度。

所述煤矿用防爆型光纤光栅压力温度多参数测量传感器，其特征在于，上述弹性膜片的数目为4，其尺寸、材料都相同。

所述煤矿用防爆型光纤光栅压力温度多参数测量传感器，其特征在于，上述传力杠杆的数目为4，其尺寸、材料都相同。

所述煤矿用防爆型光纤光栅压力温度多参数测量传感器，其特征在于，杠杆1与挡块1有a的距离，刚好接触到等强度梁1上

所述煤矿用防爆型光纤光栅压力温度多参数测量传感器，其特征在于，传力2与挡块2有b的距离，与等强度梁2有e的距离。

所述煤矿用防爆型光纤光栅压力温度多参数测量传感器，其特征在于，传力3与挡块3有c的距离，与等强度梁3有f的距离。