一种基于增敏结构的压强测量装置及测量方法与流程

本发明涉及压强测量，具体涉及一种基于增敏结构的压强测量装置及测量方法。

背景技术：

1、压强测量装置广泛应用于工业生产和工程监测中，现有压强测量装置主要基于电学原理和光纤原理，其中电子式压强测量装置易受电磁干扰影响，使用环境有限。光纤式压强测量装置目前多基于光纤光栅和法珀结构，其中光纤光栅在固定时需要用到胶黏剂，而胶黏剂的长期老化会对光纤光栅产生附加应变，从而导致光纤光栅测量装置存在长期零漂问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供的一种基于增敏结构的压强测量装置及测量方法，抗电磁干扰能力强，灵敏度和精度更高，且无零漂，使用寿命更长。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、第一方面，本发明提供了一种基于增敏结构的压强测量装置，包括：测量装置保护壳和膜片，所述膜片设置于测量装置保护壳的一侧，用于在压力作用下发生形变；所述压强测量装置还包括：增敏结构；所述增敏结构设置于测量装置保护壳的内部，增敏结构的一侧与膜片相连接，增敏结构的另一侧与测量装置保护壳之间设置有法珀干涉腔；增敏结构将膜片中心挠度变化量转移为法珀干涉腔的腔长变化量，压强测量装置基于法珀干涉腔的腔长与压强之间的标定公式推算压强。

4、优选地，所述增敏结构包括：第一容器、第二容器以及液体；所述第二容器设置于第一容器的一侧，第一容器的直径大于第二容器的直径；第一容器和第二容器内部均装有液体，第一容器远离第二容器的一端与膜片相连接，且膜片与液体相接触；第二容器用于在膜片受到压力时，基于液体液面高度的改变而改变法珀干涉腔的腔长。

5、优选地，所述法珀干涉腔包括：第一反射点和第二反射点；所述测量装置保护壳内部设置有传输光纤，传输光纤靠近于增敏结构的一端作为第一反射点；所述第二容器设置有与第一反射点相对的第二反射点，传输光纤发射的光在第一反射点和第二反射点之间发生干涉，构成法珀干涉腔；第二反射点跟随液体液面高度的改变而发生位移，使得法珀干涉腔的腔长发生变化。

6、优选地，所述传输光纤的轴线与第一容器的轴线、第二容器的轴线均处于同一直线上。

7、优选地，所述测量装置保护壳的内部设置有光纤保护套，光纤保护套的一端与测量装置保护壳的一端固定连接；所述传输光纤位于测量装置保护壳内部的部分插入光纤保护套的内部。

8、优选地，所述第二容器为波纹管，波纹管靠近第一反射点的一端设置有反射镜，反射镜作为第二反射点，波纹管在膜片受到压力时，在液体作用下发生拉伸变形，使得第二反射点发生位移，以改变法珀干涉腔的腔长。

9、优选地，所述第二容器为等直径管；等直径管内部放置有在液体表面漂浮的活塞，活塞靠近于第一反射点的一侧设置有反射镜，反射镜作为第二反射点；活塞用于跟随液体的液面高度改变而发生位移，使得法珀干涉腔的腔长改变。

10、优选地，所述压强测量装置还包括：光谱解调仪；光谱解调仪与法珀干涉腔相连接，用于采集法珀干涉腔的干涉谱，并通过对干涉谱进行拟合解调，得到法珀干涉腔的腔长。

11、第二方面，本发明提供了一种基于增敏结构的压强测量装置的测量方法，使用前述的基于增敏结构的压强测量装置，包括以下步骤：

12、采集几个不同压强下的法珀干涉腔的腔长值；

13、绘制压强与法珀干涉腔长之间的关系曲线图；

14、对曲线图进行拟合，得到压强与法珀干涉腔长之间的标定公式；

15、利用标定公式通过法珀干涉腔长计算压强值。

16、优选地，获取法珀干涉腔的腔长值包括以下步骤：

17、使用光谱解调仪采集法珀干涉腔的干涉谱，对干涉谱进行拟合解调，得到法珀干涉腔的腔长值。

18、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设置增敏结构，能够在膜片受到压力时，将其中心挠度变化量转移为法珀干涉腔的腔长变化量，从而放大其形变，达到增敏的效果，进而提高压强测量装置的灵敏度和精度。相较于现有技术，本发明提供的压强测量装置抗电磁干扰能力强，且其法珀干涉腔的元器件采取非接触的方式固定，使得线性度更高，且无零漂产生，使用寿命更长。本发明不仅能够用于测量隧道、管廊、建筑物、水利工程和地质工程中的压强量，也能测量管道和压力罐的压强。

技术特征：

1.一种基于增敏结构的压强测量装置，包括：测量装置保护壳(10)和膜片(8)，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基于增敏结构的压强测量装置，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的基于增敏结构的压强测量装置，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的基于增敏结构的压强测量装置，其特征在于：

5.根据权利要求3所述的基于增敏结构的压强测量装置，其特征在于：

6.根据权利要求3所述的基于增敏结构的压强测量装置，其特征在于：

7.根据权利要求3所述的基于增敏结构的压强测量装置，其特征在于：

8.根据权利要求1-7中任一项所述的基于增敏结构的压强测量装置，其特征在于：

9.一种基于增敏结构的压强测量装置的测量方法，使用权利要求1-8中任一项所述的基于增敏结构的压强测量装置，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的基于增敏结构的压强测量装置的测量方法，其特征在于：

技术总结本发明涉及压强测量技术领域，具体涉及一种基于增敏结构的压强测量装置及测量方法。其中，压强测量装置包括：测量装置保护壳和膜片，膜片设置于测量装置保护壳的一侧，用于在压力作用下发生形变；压强测量装置还包括：增敏结构；增敏结构设置于测量装置保护壳的内部，增敏结构的一侧与膜片相连接，增敏结构的另一侧与测量装置保护壳之间设置有法珀干涉腔；增敏结构将膜片中心挠度变化量转移为法珀干涉腔的腔长变化量，压强测量装置基于法珀干涉腔的腔长与压强之间的标定公式推算压强。本发明提供的一种基于增敏结构的压强测量装置及测量方法，抗电磁干扰能力强，灵敏度和精度更高，且无零漂，使用寿命更长。技术研发人员：陈艺征,吴跃斌,钟成,唐艳,梁云,石碧耀,郭经红,李永福,蒋西平受保护的技术使用者：国网智能电网研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17