[发明专利]一种容器内流体压力测量装置

摘要

本发明涉及压力测量技术领域，一种容器内流体压力测量装置，包括激光器、分束器、光纤I、光纤II、压力传感器、光探测器I、光探测器II、模数转换器、计算机、信号源和电缆，压力传感器包括金属片I、乳胶薄膜、微纳小球、金属片II和金属罩，金属罩内的底面中心具有一个高度为11毫米的凸台，微纳小球通过环氧树脂固定于金属罩的凸台上，金属罩的底面具有四个直径为1毫米的小孔，基于介电共振器的光学模测量方法，通过测量介电共振器的光学模来进行压力测量，基于电介质微小球及薄膜结构，采用介电共振器的光学模测量方法，具有较高的测量灵敏度及动态范围，且受外界的电磁干涉的影响较小，而且，传感器的特性能够通过使用不同的材料来改善。

主权项

1.一种容器内流体压力测量装置，包括激光器(1)、分束器(2)、光纤I(3)、光纤II(4)、压力传感器(5)、光探测器I(6)、光探测器II(7)、模数转换器(8)、计算机(9)、信号源(10)和电缆，xyz为三维坐标系，待测容器的腔壁(11)上具有直径为26毫米的通孔，分束器(2)具有一个入口和两个出口，分束器(2)能够将光分为相等的两份，并分别从两个出口输出，模数转换器(8)具有两个输入端和两个输出端，激光器(1)通过发射端发射出中心波长为1.5微米的激光，其特征是：激光器(1)的发射端连接分束器(2)的入口，分束器(2)的一个出口连接光纤I(3)，光纤I(3)穿过压力传感器(5)后连接至光探测器I(6)，分束器(2)的另一个出口通过光纤II(4)连接光探测器II(7)；光探测器I(6)和光探测器II(7)分别通过电缆连接模数转换器(8)的两个输入端，模数转换器(8)的两个输出端分别通过电缆连接计算机(9)和信号源(10)的输入端，信号源(10)的输出端通过电缆连接激光器(1)，用于控制激光器(1)发射的激光的波形及频率；压力传感器(5)安装于待测容器的腔壁(11)的通孔处，压力传感器(5)包括金属片I(5‑1)、乳胶薄膜(5‑2)、微纳小球(5‑3)、金属片II(5‑4)和金属罩(5‑5)，金属罩(5‑5)为开口杯状，金属罩(5‑5)内的底面中心具有一个高度为11毫米的凸台，金属罩(5‑5)的底面具有四个直径为1毫米的小孔，金属片I(5‑1)和金属片II(5‑4)均为圆环片，乳胶薄膜(5‑2)被夹在金属片I(5‑1)与金属片II(5‑4)之间且用环氧树脂固定，乳胶薄膜(5‑2)填满圆环片的内环，金属片II(5‑4)通过环氧树脂固定于金属罩(5‑5)的开口上沿，微纳小球(5‑3)通过环氧树脂固定于金属罩(5‑5)的凸台上且位于乳胶薄膜(5‑2)的下方，在乳胶薄膜(5‑2)无形变时，乳胶薄膜(5‑2)与微纳小球(5‑3)的距离小于0.8毫米，微纳小球(5‑3)由比例范围为10∶1至50∶1的聚苯乙烯和固化剂的混合物制成，采用不同比例的聚苯乙烯和固化剂时能够改变微纳小球(5‑3)的特性，微纳小球(5‑3)的光学品质因子Q典型值为10⁶；光纤I(3)中的一段被加热拉伸形成直径为10微米、长度为30毫米的细段，光纤I(3)从金属罩(5‑5)底面的一个小孔穿入并从另一个小孔穿出，使得光纤I(3)中的所述细段位于金属罩(5‑5)内并与微纳小球(5‑3)的侧面接触，使得光纤I(3)中的光路与微纳小球(5‑3)切线方向的光路相互耦合。