江苏科技大学孙斌获国家专利权
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龙图腾网获悉江苏科技大学申请的专利一种基于环向变形的增敏型FBG压力传感器及测量方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116136437B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310129772.4,技术领域涉及:G01L1/24;该发明授权一种基于环向变形的增敏型FBG压力传感器及测量方法是由孙斌;吴文婧;邢广志设计研发完成,并于2023-02-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于环向变形的增敏型FBG压力传感器及测量方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于环向变形的增敏型FBG压力传感器及测量方法,包括压力盒、纺锤体和光纤光栅,所述压力盒内部设有纺锤体,压力盒与纺锤体之间缠绕有光纤光栅,所述光纤光栅包括压力测量光栅和温度补偿光栅,其中,压力测量光栅设置在纺锤体上,温度补偿光栅设置在压力盒上,当压力盒受法向压力作用时,纺锤体受压弯作用发生变形,环向周长发生变化。本发明通过内置薄壁纺锤体结构,将密封盖的法向压力变化转变为薄壁纺锤体中部的环向周长的变化,相比于其他传感器结构线性的结构变形,特别是圆形结构基于直径的结构变形,本发明压力传感器的结构变形是基于直径结构变形的Π倍,从而增大光纤光栅的应变值,提高了压力传感器的灵敏度。
本发明授权一种基于环向变形的增敏型FBG压力传感器及测量方法在权利要求书中公布了:1.一种基于环向变形的增敏型FBG压力传感器的测量方法,其特征在于,包括基于环向变形的增敏型FBG压力传感器,该增敏型FBG压力传感器包括压力盒、薄壁纺锤体和光纤光栅,所述压力盒内部设有薄壁纺锤体,压力盒与薄壁纺锤体之间缠绕有光纤光栅,所述光纤光栅包括压力测量光栅和温度补偿光栅,其中,压力测量光栅设置在薄壁纺锤体上,温度补偿光栅设置在压力盒上,当压力盒受法向压力作用时,薄壁纺锤体受压弯作用发生变形,环向周长发生变化; 所述薄壁纺锤体采用对称结构,薄壁纺锤体中部相对的一侧设有管槽,两侧管槽之间的薄壁纺锤体上设有凹槽,该凹槽内设有压力测量光栅,所述压力盒包括盒体和密封盖,所述盒体内壁开设有凹槽,该凹槽内设有温度补偿光栅,凹槽相对的两端贯穿开设有通孔,所述薄壁纺锤体顶部与密封盖内侧连接,底部与盒体底面连接; 该测量方法包括以下步骤: 1测量压力测量光栅和温度补偿光栅的初始波长; 2纺锤体受压力P时,中部发生的周长变化值△C和应变变化值△ε可分别表达为: 其中,P为薄壁纺锤体所受压力,t为薄壁纺锤体壁厚,θ为薄壁纺锤体倾斜角度,R为压力盒内径,r为薄壁纺锤体顶部半径,d为薄壁纺锤体中部直径,μ为薄壁纺锤体的泊松比,E为薄壁纺锤体的弹性模量; 3光纤光栅波长与应变及温度之间的关系表达式为: Δλ=1-PeΔε+α+ξΔT3 其中,Δλ为FBG波长的变化量,△ε为FBG的应变变化值,Pe,α,ξ分别为光纤的有效光弹系数、热膨胀系数和热光系数; 4由以上各式可得压力与光栅波长实际变化值的关系表达式为: 其中,KP为该基于环向变形的增敏型FBG光纤光栅传感器的压力敏感系数。
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