一种用于微型光纤F-P腔压力传感器标定的打压装置的制作方法

一种用于微型光纤f-p腔压力传感器标定的打压装置
技术领域
1.本实用新型涉及光纤压力装置领域，具体涉及一种用于微型光纤f-p腔压力传感器标定的打压装置。


背景技术：

2.压力传感器一直是热工、力学结构、损伤探测等领域的关键检测元件。常见的压力传感器主要有压阻/压电式压力传感器、微波谐振压力传感器、无线无源lc压力传感器、光纤压力传感器等。而光纤型压力传感器，相比于其他压力传感器在某些探测场景中具有独特的优势，例如体积小、多点测量、不受电磁干扰、精度高、耐高温、耐腐蚀等。
3.光纤法布里－珀罗(f-p)传感器作为光纤传感器家族中的一员，分别由franzen、yoshino等多位学者于20世纪80年代初提出的。相比于其他光纤传感器，其具有特殊的传感器结构，它是由两个单模光纤反射端面组成的一个f-p腔，是一个稳定的物理结构，因此在耐受恶劣工作环境、长期稳定性、结构尺寸等方面具有独特的优势，被公认为是最适合工作于高温高压、腐蚀、辐射等恶劣工作环境的光纤传感器。
4.微型光纤f-p腔压力传感器采用精密加工方式在0.125mm直径的光纤端头产生一个f-p腔，光纤内传播的激光在f-p腔处反射形成一定波长的干涉。外部压力变化会带来f-p腔的微形变，通过分析干涉波长的变化，可实现f-p腔周围压力的精确测量。f-p腔型光纤压力传感器结构紧凑、尺寸小，感压头可以直接布置在待测处，无需通过引压管将待测介质引出进行压力测量，具有非常广阔的应用前景。
5.微型光纤f-p腔压力传感器在使用前，须采用标准压力测量仪器在其使用压力范围内进行标定，由于其结构与传统压力传感器差异较大，当前还未有专门针对微型光纤f-p腔压力传感器标定的打压装置，来实现压力传感器的高精度、批量化检定。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种用于微型光纤f-p腔压力传感器标定的打压装置，解决微型光纤f-p腔压力传感器的高精度、批量化打压标定的问题。
7.为了达到上述技术目的，本实用新型提供的技术方案为一种用于微型光纤f-p腔压力传感器标定的打压装置，所述打压装置包括稳压腔室，在稳压腔室顶部设置有排气管路、连接压力标定装置的压力标定管路和连接现场压力表的现场压力表管路；在稳压腔室一侧设置承压工质注入管路，另一侧设置用于连接升压装置的升压管路；在稳压腔室的底部设置有排空管路和多根用于连接测压光纤的测压管路，多根测压管路沿圆柱形稳压腔室的轴向布置成一排或周向布置数排；所述稳压腔室在通往压力标定管路、排气管路、现场压力表管路、承压工质注入管路、测压管路、排空管路及升压管路的接口处均设置高压截止阀；所述测压光纤的测压端头插入测压管路后，通过光纤密封卡套密封。
8.本实用新型进一步的技术方案：所述光纤密封卡套包括密封端头、锥形密封垫和挤压端头；所述锥形密封垫为纺锤型密封结构；所述密封端头临近测压光纤插入端设置成
螺栓结构，端面处设有与锥形密封垫锥面相匹配的锥形槽，锥形密封垫部分嵌入密封端头的锥形槽内；所述挤压端头为与密封端头匹配的密封端盖，套设在密封端头和锥形密封垫外，并与密封端头螺纹连接；在密封端头、锥形密封垫和挤压端头的中部对应开设有直径大于测压光纤外径的通孔，所述锥形密封垫通孔直径为测压光纤外径的1.1～1.2倍，测压光纤从挤压端头端插入通孔并依次穿过密封端头、锥形密封垫和挤压端头后插入测压管路内，并通过挤压端头和密封端头将锥形密封垫压紧至测压光纤外侧实现打压过程中的密封。
9.本实用新型较优的技术方案：所述稳压腔室为圆柱形不锈钢压力容器。
10.本实用新型进一步的技术方案：所述承压工质注入管路通过软管连接承压工质容器，并将承压工质注满稳压腔室，其承压工质包括水、液压油。
11.本实用新型进一步的技术方案：所述升压管路通过高压软管连接升压装置；所述排气管路用于注入承压工质过程中将稳压腔室内空气排出；所述排空管路用于打压结束后将稳压腔室内承压工质排空。
12.本实用新型较优的技术方案：所述多根测压管路沿圆柱形稳压腔室的轴向以2～5倍挤压端头宽度间隔布置成一排或周向按30～60度夹角布置1～3排。
13.本实用新型进一步的技术方案：所述压力标定装置为压力变送器或高精度压力表或活塞式压力计或浮球式压力计。
14.本实用新型较优的技术方案：所述锥形密封垫采用退火紫铜、聚四氟乙烯或橡胶密封材料加工而成的。
15.本实用新型基于打压需求的承压上限，设计圆柱形不锈钢压力容器作为打压装置的主体稳压腔室。稳压腔室的设计容积要大于所连接的试压泵等升压装置容积的10倍以上，用以保证试压泵向稳压腔室注入承压工质(水、液压油等)的过程中，整个稳压腔室的压力上升曲线缓慢平稳，能够较为精确的将稳压腔室压力提升至预定压力值。稳压腔室的顶部通过现场压力表管路连接现场压力表用以在打压过程中的压力监视，同时通过压力标定管路连接压力标定装置(压力变送器或其他标准压力检定设备)用以采集读取稳压腔室内的标准压力值。稳压腔室一侧设置承压工质注入管路，可通过软管连接承压工质(水、液压油等)容器，用于在提升压力前快速将承压工质注满稳压腔室。稳压腔室另一侧设置升压管路，通过不锈钢管道或高压软管连接试压泵等升压装置，用以提升稳压腔室内的压力。在稳压腔室顶部还设置了一条排气管路，用于在承压工质注入过程中排出稳压腔室内的空气。稳压腔室底部设置排空管路，用于稳压腔室压力下调，以及在打压结束后排空稳压腔室内的承压工质。沿圆柱形稳压腔室的轴向按一定间隔布置测压管路，用于分别连接测压光纤。为了尽可能多布置测压光纤，测压管路还可以在稳压腔室的周向按一定夹角布置数排。测压光纤是通过光纤密封卡套将其前端的测压端头密封至稳压腔室侧。稳压腔室在通往压力标定管路、排气管路、现场压力表管路、承压工质注入管路、测压管路、排空管路及升压管路的接口处均设置高压截止阀，用以构建稳压腔室的压力边界。通过关闭测压光纤对应测压管路上的截止阀，将有故障或非检测的测压光纤与稳压腔室隔离。
16.本实用新型设置了大承压体积的公共稳压腔室，使得稳压腔室压力的升降过程较为平缓。从而实现更为精确的压力调节，同时能够保证较长时间区间内的压力稳定。通过多个测压管路连接测压光纤，可同时对多根测压光纤进行标定，并能够方便进行特定测压光
纤的隔离。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构示意图；
18.图2为光纤密封卡套结构示意图；
19.图中：1-稳压腔室，2-压力标定管路，201-压力标定装置，3-排气管路，4-现场压力表管路，401-现场压力表，5-承压工质注入管路，6-测压管路，7-高压截止阀，8-光纤密封卡套，801-密封端头，802-锥形密封垫，803-挤压端头，9-测压光纤，901-测压f-b腔，10-排空管路，11-升压管路。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。附图1为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
22.实施例提供了一种用于微型光纤f-p腔压力传感器标定的打压装置，如图1所示，包括稳压腔室1，所述稳压腔室1为圆柱形不锈钢压力容器。在稳压腔室1顶部设置有排气管路3、连接压力标定装置201的压力标定管路2和连接现场压力表401的现场压力表管路4，所述排气管路3用于注入承压工质过程中将稳压腔室1内空气排出，所述压力标定装置201为压力变送器、高精度压力表、活塞式压力计或浮球式压力计。在稳压腔室1一侧设置承压工质注入管路5，所述承压工质注入管路5通过软管连接承压工质容器，并将承压工质注满稳压腔室1，其承压工质包括水、液压油。另一侧设置用于连接升压装置的升压管路11，所述升压管路11通过高压软管连接升压装置(比如试压泵)；在稳压腔室1的底部设置有排空管路10和多根用于连接测压光纤9的测压管路6，所述排空管路10用于打压结束后将稳压腔室1内承压工质排空。多根测压管路6沿圆柱形稳压腔室1的轴向以2～5倍挤压端头803宽度间隔布置成一排或周向按30～60度夹角布置1～3排；所述测压光纤9端头的测压f-p腔901插入测压管路6后，通过光纤密封卡套8密封。所述稳压腔室1在通往压力标定管路2、排气管路3、现场压力表管路4、承压工质注入管路5、测压管路6、排空管路10及升压管路11的接口处均设置高压截止阀7。
23.如图2所示，所述光纤密封卡套8包括密封端头801、锥形密封垫802和挤压端头803；所述锥形密封垫802为纺锤型密封结构，所述锥形密封垫802采用退火紫铜、聚四氟乙烯或橡胶密封材料加工而成的；所述密封端头801临近测压光纤9插入端设置成螺栓结构，端面处设有与锥形密封垫802锥面相匹配的锥形槽，锥形密封垫802部分嵌入密封端头801
的锥形槽内；所述挤压端头803为与密封端头801匹配的密封端盖，套设在密封端头801和锥形密封垫802外，并与密封端头801螺纹连接；在密封端头801、锥形密封垫802和挤压端头803的中心对应开设直径大于测压光纤9外径的通孔，锥形密封垫802通孔直径为测压光纤9外径的1.1～1.2倍，测压光纤9从挤压端头803端插入通孔并依次穿过锥形密封垫802和密封端头801后插入测压管路6内，并通过挤压端头803和密封端头801将锥形密封垫802压紧至测压光纤9外侧实现打压过程中的密封。
24.本实用新型工作时：如图1所示，打开稳压腔室1所有连接管路上的高压截止阀7，检查压力标定管路2上的压力标定装置201以及现场压力表管路4上的现场压力表401的状态是否完好。将测压光纤9依次穿过挤压端头803、锥形密封垫802以及密封端头801，插入选择的测压管路6内，通过在密封端头801上不断旋进挤压端头803，将锥形密封垫802紧压至测压光纤9外周，将测压光纤9前端的测压f-p腔901探头密封至测压管路6内。关闭未选择的测压管路6以及排空管路10上的高压截止阀7。选择手动打压泵及水为例：采用软管连接承压工质注入管路5与外部清洁水源，采用耐高压软管连接升压管路与手动打压泵。打开外部清洁水源阀门，向稳压腔室1进行注水，通过排气管路3将稳压腔室1内空气逐渐排空，待稳压腔室1注满水，排气管路3排气完成后，关闭排气管路3与承压工质注入管路5上的高压截止阀7。观测现场压力表401，启动手动打压泵将稳压腔室1内压力缓慢提升至检定压力设定值后，关闭升压管路11上的高压截止阀7。记录保压期间，压力标定装置201与被检定的各测压光纤9压力变化。依次提升压力，在各预设压力值处的完成测压光纤9的压力标定。所有标定工作完成后，缓慢打开排空管路10上的高压截止阀7，将稳压腔室1内的水排空，拆卸各测压光纤9。
25.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。