[发明专利]一种大气压强测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别是涉及一种大气压强测量装置、一种大气压强测量方法。

背景技术

气象工作对防灾减灾起着非常重要的作用。由于大气压强与气象具有密切的关系，因此，在气象工作中，通常通过测量大气压强来实时地监测气象。

现有技术中，气象站通常通过电子式传感器来测量大气压强，也有研究人员提出采用光纤位移传感器来测量大气压强，这两种测量大气压强的方式均存在测量精确度较低的缺点。具体的，在实际应用中，电子式传感器易受到电磁波干扰，且需要有源供电；而光纤位移传感器是通过测量光强大小来测量位移，进而通过位移来得出大气压强值，但是光在传输过程中会因功率的衰减而导致光强大小减小，从而导致测量出的大气压强的精确度较低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种大气压强测量装置及方法，以提高大气压强的测量精确度。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种大气压强测量装置，包括：壳体、真空膜盒、悬臂梁、第一光纤、第二光纤、第一光纤布拉格光栅传感器、第二光纤布拉格光栅传感器和处理器；

所述壳体设置有进气孔，且所述真空膜盒、所述悬臂梁、所述第一光纤布拉格光栅传感器、所述第二光纤布拉格光栅传感器均位于所述壳体内部；

其中，所述真空膜盒固定于所述壳体的内部；

所述悬臂梁的固定端设置在所述壳体的内壁上，且自由端与所述真空膜盒相连接；

所述第一光纤布拉格光栅传感器设置在所述悬臂梁上，分别与所述处理器、所述第一光纤相连接，其中，所述第一光纤从所述壳体的内部延伸至所述壳体的外部区域中；

所述第二光纤布拉格光栅传感器设置在所述悬臂梁上，分别与所述处理器、所述第二光纤相连接，其中，所述第二光纤从所述壳体的内部延伸至所述壳体的外部区域中。

可选的，所述真空膜盒的数量为至少两个，其中，各个真空膜盒串联连接形成真空膜盒组，所述真空膜盒组与所述悬臂梁通过连接杆连接。

可选的，所述真空膜盒为两片弹性膜片构成的空腔。

可选的，所述第一光纤布拉格光栅传感器和所述第二光纤布拉格光栅传感器对称地焊接在所述悬臂梁的侧壁上。

可选的，所述悬臂梁的侧壁上设置有两个对称的凹槽，所述第一光纤布拉格光栅传感器位于一个凹槽中，所述第二光纤布拉格光栅传感器位于另一个凹槽中。

可选的，所述两个对称的凹槽到所述悬臂梁固定端的距离小于所述两个对称的凹槽到所述悬臂梁自由端的距离。

可选的，所述悬臂梁为等强度悬臂梁。

第二方面，本发明实施例还提供了一种大气压强测量方法，其特征在于，应用于如上述第一方面实施例所述的大气压强测量装置的处理器，所述方法包括：

接收所述第一光纤布拉格光栅传感器和所述第二光纤布拉格光栅传感器发射的信号，其中，在大气压强不等于标准大气压强时，所述第一光纤布拉格光栅传感器和所述第二光纤布拉格光栅传感器向所述处理器发射信号；

计算所述第一光纤布拉格光栅传感器的第一反射光的中心波长的第一漂移量，以及所述第二光纤布拉格光栅传感器的第二反射光的中心波长的第二漂移量；

将第一相对漂移量与第二相对漂移量作差，得到目标相对漂移量差值，并根据预设的相对漂移量差值与大气压强的对应关系，得到所述目标相对漂移量差值对应的大气压强，其中，所述第一相对漂移量为所述第一漂移量与所述第一反射光的中心波长的比值，所述第二相对漂移量为所述第二漂移量与所述第二反射光的中心波长的比值。

与现有技术相比，本发明实施例提供的大气压强测量装置，包括壳体、真空膜盒、悬臂梁、第一光纤、第二光纤、第一光纤布拉格光栅传感器、第二光纤布拉格光栅传感器和处理器，在壳体上设置有进气孔，当大气压强不为标准大气压强时，真空膜盒内部和外部的压强差会发生变化，真空膜盒会产生形变，进而对悬臂梁产生应力，悬臂梁在应力的作用下产生应变，与悬臂梁连接的第一光纤布拉格光栅传感器和第二光纤布拉格光栅传感器感应到悬臂梁发生应变时，两者的反射光的中心波长均发生漂移，此时两者分别向处理器发射信号，处理器在接收到信号时，计算出两者中心波长的目标相对漂移量差值，然后，根据预设的相对漂移量差值与大气压强的对应关系，得出该目标相对漂移量差值对应的大气压强。