[实用新型]双膜片光纤差压传感器

说明书

本实用新型是一种用于检测压力差的光纤传感器，属于光纤技术领域。

强度反射型光纤压力传感器因其工作原理简单、制作方便而得到人们的重视。但是，现有技术中的该种传感器大都采用单个传感元结构，而且传感元中的膜片通常采用平膜片，因而使传感器的灵敏度和稳定度很难提高，限制了这种传感器的应用。

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高灵敏度和高稳定度的光纤差压传感器。

本实用新型由光源、光纤和传感元组成，其特点是传感元采用两个相同结构的压力传感元，共用一个光源，光纤采用W型光纤束，即由内含相同光纤丝的四根导光束两两相拼而成。为了提高传感器的灵敏度，压力传感元中的膜片可采用波纹膜片。

本实用新型采用波纹膜片，提高了传感器的灵敏度，在具有相同工作半径和受压相同的情况下，波纹膜片的中心位移比平膜片的位移要高出约一个数量级；由于采用共光源、双膜片结构，它可以补偿或抵消光源波动、膜片温漂及反射膜老化等带来的误差，保证了传感器的稳定性，在室温下能稳定、可靠地长期连续工作，能在易燃、易爆和强电磁干扰等恶劣环境中使用。

图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的传感元结构示意图。

本实用新型可采用附图所示的方案实现。如图1所示，两个相同结构的传感元（1）和（2）通过W型光纤束与检测器（3）和（4）及光源（5）相连接，W型光纤束由光纤束f₁、f₂、f₃和f₄两两相拼而成。在传感元（1）和（2）内分别设置压力膜片A和B，膜片与光纤束相对应的一侧涂覆一层高反射膜。在外来压力作用下，膜片中心沿光纤轴向产生移动，使得通过膜片反射后进入输出光纤的光强发生变化，通过检测器得到的光强变化而确定外来压力的变化。光的耦合效率可以通过改变膜片与光纤端面的距离d来调整。在测量压差时，光源（5）发出的光功率分别送入光纤束f₂和f₃，在膜片A和B处又分别反射至光纤束f₁和f₄，当两膜片承受不同压力时，进入f₁和f₄的光强不同，测出其光强差，则可知压差，而光源波动、膜片温漂及反射膜老化等带来的误差则可通过差分消去。膜片采用大中心挠度的波纹膜片，例如采用圆弧形波纹膜片，膜片的参数可根据传感器的灵敏度来确定。传感元可采用如图2所示的结构，由传感元外壳（6）、波纹膜片（7）、压紧螺母（8）、密封O型橡胶圈（9）和法兰盘（10）等构成，P表示外压力，箭头表示外压力的方向，采用电子束或激光焊接技术将膜片密封在传感元外壳内。从实用化的角度出发，光源可采用长寿命、出射光强稳定、体积小、可在室温下连续长期工作的发光器件，一般可采用发光二极管，例如 BT401A发光二极管。检测器（3）可采用普通的光检测器。