[发明专利]一种光纤法珀微型力传感器

说明书

本发明涉及一种光纤法珀微型力传感器，包括不锈钢外壳，在不锈钢外壳两侧内壁上部设有两块对称的定位块，在不锈钢外壳左端偏上的部位设有一圆孔；在不锈钢外壳内设有硅基底，该硅基底内设有第一光纤准直器安装槽；其还包括：一光纤构件，由光纤准直器和连接在其左端的尾纤构成，光纤准直器伸入硅基底的第一光纤准直器安装槽内；一台阶固支梁的下面中部设有凸台，台阶固支梁下面两端分别与所述两块定位块一一对应接触；一压力膜的中部设有双面凸起触点，压力膜设在不锈钢外壳的上口并覆盖在台阶固支梁的上面，双面凸起触点与凸台的上面对应接触。本发明结构微型，能在高温高压条件下长期工作，且具有抗电磁干扰能力强，测量精度高等优点。

技术领域

本发明涉及力传感器领域，具体涉及一种光纤法珀微型力传感器。特别是用于压水核反应堆蒸汽发生器传热管与安装底座径向撞击压力测试的微型力传感器。

背景技术

力传感器是各种结构件疲劳损伤、微动损伤等损伤检测的核心器件，力传感器的发展能够给结构件的结构健康检测带来进一步的提高。与传统的电学力传感器相比，光纤传感器具有抗干扰能力强、动态测试范围大、体积小且分辨率大等优点，同时解调速度也可以做的很高，并且具有良好的多传感器复用能力，因此在大型结构件检测等领域得到了广泛的应用。光纤传感器由于其本身特有的优势，如结构简单、体积小、无电磁干扰，在航空航天、能源、建筑等工业和军事领域得到了广泛的应用。 光纤法珀传感器是光纤传感器中的典型代表，随着各种微加工技术的发展，出现了各种微型的光纤法珀传感器。如CN101055197公开一种飞秒激光脉冲制作的微型光纤法珀(F-P)传感器，是在普通单模光纤上制作有一个完全穿透光纤纤芯的、横截面为长方形的微小空腔，微小空腔的深度h满足：(D+d)/2≤h≤D，其中D为光纤的直径，d为纤芯直径。其还提供了该传感器的制作方法。优点是：不仅具有微型化、集成化、一体化、易于批量生产、易复用、耐恶劣环境能力强等独特的物理特性，而且具有负的温度灵敏度，且在一定程度上提高了其轴向负荷的灵敏度，在未来光传感领域内有广阔的应用前景。毋庸置疑，这是本技术领域的一种有益的尝试。

光纤法珀传感器可利用不用的形式构建法珀腔，传感器的形态灵活多变，可用于多种不同的测量环境，同时光纤法珀传感器结构简单，不易受环境的影响，分辨率高且解调速度较高，已广泛应用于各种生物、医学、航空、航天、核电等领域的检测。

蒸汽发生器作为压水堆核反应堆的核心设备，其传热管发生故障相关的风险占整个核电站故障风险的75%。利用力传感器实现传热管的结构健康检测对于预测蒸汽发生器使用寿命、优化其结构设计，并且对及时掌握压水堆的安全状态具有重要的意义。且传热管工作在350℃，1.2MPa的条件下，且传热管间的间距很小，这也对力传感器的工作温度和体积提出了更高的要求

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤法珀微型力传感器，其结构微型，能工作在350℃，1.2MPa的条件下长期工作，且具有抗电磁干扰能力强，测量精度高等优点。

本发明所述的一种光纤法珀微型力传感器，包括不锈钢外壳，在所述不锈钢外壳两侧内壁上部设有两块对称的定位块，在所述不锈钢外壳左端偏上的部位设有一圆孔；在所述不锈钢外壳内设有硅基底，该硅基底内设有第一光纤准直器安装槽，所述第一光纤准直器安装槽的左端与所述圆孔对应、右端设有第一阶梯定位面和45°反射面；其还包括：

一光纤构件由光纤准直器和连接在其左端的尾纤构成，所述光纤准直器的右端设有阶梯端面和内芯端面；所述光纤构件从所述不锈钢外壳上的圆孔插入，并伸入所述硅基底的光纤准直器安装槽内；所述第一阶梯定位面与所述阶梯端面对应接触，所述45°反射面与所述内芯端面对应接触；

一台阶固支梁的下面中部设有凸台，所述凸台进行机械抛光，形成镜面；所述台阶固支梁下面两端分别与所述两块定位块一一对应接触；

一压力膜的中部设有双面凸起触点，所述压力膜设在所述不锈钢外壳的上口并覆盖在所述台阶固支梁的上面，所述双面凸起触点与所述凸台的上面对应接触。