基于光学平凹腔的高温熔体压力传感器

技术特征：
1.基于光学平凹腔的高温熔体压力传感器，其特征在于，包括硬芯膜片(1)、力学传递金属件(2)、光纤(3)、金属壳体(4)、尾纤保护件(5)、尾纤防护罩(6)、弹性套筒(9)和光学平凹腔；光纤(3)上的温补光纤光栅(3-1)，用于进行温度补偿；金属壳体(4)内具有贯穿其首端和引出端的存放腔，光纤(3)设置在金属壳体(4)的存放腔内，并从金属壳体(4)的引出端引出；力学传递金属件(2)嵌入在金属壳体(4)首端的存放腔，硬芯膜片(1)罩在力学传递金属件(2)上，并固定在金属壳体(4)的首端外壁上；力学传递金属件(2)首端面与硬芯膜片(1)的硬芯接触；尾纤保护件(5)旋拧在金属壳体(4)的引出端的存放腔内，尾纤防护罩(6)罩在尾纤保护件(5)上，且光纤(3)的末端依次穿过尾纤保护件(5)和尾纤防护罩(6)引出，且光纤(3)与尾纤保护件(5)间固定连接；光学平凹腔位于弹性套筒(9)内，弹性套筒(9)位于金属壳体(4)的存放腔内；弹性套筒(9)的一个端面与力学传递金属件(2)的末端面接触；硬芯膜片(1)的形变产生的力通过力学传递金属件(2)传递至弹性套筒(9)和光学平凹腔，改变光学平凹腔在水平方向上的腔体长度，同时，通过光纤(3)出射的激光对改变腔体长度后的光学平凹腔进行探测，经光学平凹腔反射后的激光通过光纤(3)输出。2.根据权利要求1所述的基于光学平凹腔的高温熔体压力传感器，其特征在于，光学平凹腔由凹面反射镜(7)的凹状反射面和陶瓷插芯(8)的竖直感光平面间的腔体构成，凹面反射镜(7)和陶瓷插芯(8)同轴、且相对设置；弹性套筒(9)套在凹面反射镜(7)和陶瓷插芯(8)外，凹面反射镜(7)和陶瓷插芯(8)依次沿金属壳体(4)的首端至引出端方向上设置，其中，陶瓷插芯(8)的固定端固定在存放腔内，光纤(3)的首端设置在陶瓷插芯(8)内，且温补光纤光栅(3-1)靠近陶瓷插芯(8)；凹面反射镜(7)的固定端固定在力学传递金属件(2)上，弹性套筒(9)分别与凹面反射镜(7)和陶瓷插芯(8)之间均存在间隙。3.根据权利要求1所述的基于光学平凹腔的高温熔体压力传感器，其特征在于，还包括尾纤紧固件(10)；尾纤紧固件(10)设置在存放腔的腔体尾部；尾纤紧固件(10)用于对穿过其内的光纤(3)进行紧固。4.根据权利要求2或3所述的基于光学平凹腔的高温熔体压力传感器，其特征在于，还包括准直套筒(11)；准直套筒(11)与弹性套筒(9)同轴，并位于弹性套筒(9)内、且二者间存在间隙；准直套筒(11)套设在凹面反射镜(7)和陶瓷插芯(8)外，用于对凹面反射镜(7)和陶瓷插芯(8)进行准直。5.根据权利要求1所述的基于光学平凹腔的高温熔体压力传感器，其特征在于，金属壳体(4)的首端外壁上还设有外螺纹(4-1)；外螺纹(4-1)用于与外设模具螺纹连接；金属壳体(4)的引出端外壁上还设有外六方结构(4-2)；外六方结构(4-2)用于与扳手配套使用。
6.根据权利要求2所述的基于光学平凹腔的高温熔体压力传感器，其特征在于，力学传递金属件(2)的末端面设有凹槽，凹面反射镜(7)的固定端通过激光焊接技术嵌固在凹槽内。7.根据权利要求2所述的基于光学平凹腔的高温熔体压力传感器，其特征在于，陶瓷插芯(8)通过cu基焊料与金属壳体(4)钎焊固定。8.根据权利要求1所述的基于光学平凹腔的高温熔体压力传感器，其特征在于，光纤(3)上的温补光纤光栅(3-1)可由再生光纤光栅、镀金光纤光栅或飞秒激光刻写光纤光栅进行制作。9.根据权利要求2所述的基于光学平凹腔的高温熔体压力传感器，其特征在于，凹面反射镜(7)采用陶瓷或金属材料抛光制成；硬芯膜片(1)的硬芯和金属壳体(4)采用钢p20材料制成。10.根据权利要求3所述的基于光学平凹腔的高温熔体压力传感器，其特征在于，尾纤紧固件(10)与金属壳体(4)通过焊接方式进行固定。

技术总结
基于光学平凹腔的高温熔体压力传感器，涉及压力传感、以及光纤传感技术领域。解决了现有的光纤F-P压力传感器存在的压力量程小、温度范围小、灵敏度低及信号光能量损耗大的问题。本发明包括硬芯膜片、力学传递金属件、光纤、金属壳体、尾纤保护件、尾纤防护罩、弹性套筒和光学平凹腔；光学平凹腔位于弹性套筒内，弹性套筒位于金属壳体的存放腔内；硬芯膜片在大压力的加载下发生形变，液体压力通过力学传递金属件传递至弹性套筒和光学平凹腔，改变光学平凹腔在水平方向上的腔体长度，同时，通过光纤出射的激光对改变腔体长度后的光学平凹腔进行探测，经光学平凹腔反射后的激光通过光纤输出。主要用于对高温熔体进行压力采集，还能进行温度采集。能进行温度采集。能进行温度采集。


技术研发人员：吕国辉 张岩
受保护的技术使用者：黑龙江大学
技术研发日：2022.08.19
技术公布日：2022/11/22