(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210921286.1 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 西安石油大 学 地址 710065 陕西省西安市电子二路东段 18号西安石油大 学 (72)发明人 乔学光　徐东坡　冯德全　高宏　 (74)专利代理 机构 西安西达专利代理有限责任 公司 61202 专利代理师 郭秋梅 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种基于膜片和杠杆结合的光纤光栅温度 压力传感器 (57)摘要 一种基于膜片和杠杆结合的光纤光栅温度 压力传感器， 其中包括壳体、 封装外壳、 进油孔、 膜片、 杠杆结构、 固定柱、 光纤传输孔、 温度传感 光纤光栅和压力传感光纤光栅。 压力传感光纤光 栅两端分别粘贴在固定柱和杠杆阻力臂顶端,温 度传感光栅粘贴在固定柱上。 压力从壳体上的进 油孔进入施加给膜片， 使膜片形变， 膜片形变推 动支撑杆使支撑杆向上位移 。 向上的位移通过一 个杠杆结构 的放大， 使压力传感光纤光栅形变， 引起波长的漂移。 使用两个光栅用于区分测量温 度和压力。 本发 明用于解决油气井下温度压力测 量难度大， 并且较难实现实时测量和多点准分布 式测量的问题。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 115265660 A 2022.11.01 CN 115265660 A 1.一种基于膜片和杠杆结合的光纤光栅温度压力传感器， 包括壳体 （6） ， 其特征在于， 壳体 （6） 一侧设有贯通的光纤传输孔 （10） ， 上表 面向下设有圆柱形镂空， 圆柱形镂空设有进 油孔 （5） ； 壳体 （6） 上方由膜片 （4） 封闭； 膜片上设置动力臂支撑柱 （2） ， 壳体上设置支撑柱 （3） ， 动力臂支撑柱 （2） 和支撑柱 （3） 上方设置梁 （1） 构成杠杆结构； 杠杆结构与膜片 （4） 结 合， 位于膜片的轴线上； 杠杆 （1） 一端连接光纤光栅A （7） 一端； 光纤光栅A （7） 另一端与固定 柱 （8） 粘贴， 固定柱 （8） 位于膜片 （4） 的光纤传输孔 （10） 的贯通孔上； 固定柱 （8） 中部粘贴光 纤光栅B （9） ； 封装壳体 （1 1） 通过螺纹固定在壳体 （6） 上。 2.根据权利要求1所述的一种基于膜片和杠杆结合的光纤光栅温度压力传感器， 其特 征在于， 所述的光纤光栅A （7） 粘贴在固定柱 （8） 与杠杆 （1） 上， 粘贴距离越短， 压力灵敏度越 高。 3.根据权利要求1所述的一种基于膜片和杠杆结合的光纤光栅温度压力传感器， 其特 征在于， 所述的杠杆 结构中的动力臂 支撑柱 （2） 位于 靠近杠杆支点的位置， 不在膜片中心。 4.根据权利要求1所述的一种基于膜片和杠杆结合的光纤光栅温度压力传感器， 其特 征在于， 所述的杠杆 结构中的支撑杆 （3） 的厚度减小可以显著增 加传感器的压力灵敏度。 5.根据权利要求1所述的一种基于膜片和杠杆结合的光纤光栅温度压力传感器， 其特 征在于， 所述的杠杆结构中动力臂支撑柱 （2） 和支撑杆 （3） 的高度相同； 同时增加高度， 传感 器的压力灵敏度提高。 6.根据权利要求1所述的一种基于膜片和杠杆结合的光纤光栅温度压力传感器， 其特 征在于， 所述的壳体 （6） 外设有封装外壳 （1 1） 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115265660 A 2一种基于膜片和杠杆结 合的光纤光 栅温度压力传感器 技术领域 [0001]本发明属于压力传感器领域， 涉及一种基于膜片和杠 杆结合的光纤光栅温度压力 传感器， 具体涉及一种基于膜片和杠杆 结合的测量油气井下温度压力的光纤光 栅传感器。 背景技术 [0002]随着石油开采程度的不断提高， 井下作业需求不断升级， 在深层石油开采和井下 作业过程中， 压力和温度的检测变得十 分重要。 在传统井下压力测量系统中， 用到的传感器 主要为机械类和电子类。 机械类压力传感器虽然能在井下长期工作， 但只能实现单一点的 测量， 而且难以实现信号的实时传输。 电子式压力传感器虽然可以实现井下压力的实时测 量， 但由于不耐高温， 所以无法在高温高压井下环境中工作； 除此之外， 由于传统井下压力 温度检测系统属于有源监测系统， 在油气 井、 油气管等对电磁干扰敏感的环境中易受干扰， 在长距离传输过程中容 易出现失真现象， 因此难以实现在油气井下的长期测量。 [0003]光纤光栅传感器具有体积小， 灵敏度高， 抗电磁干扰， 耐腐蚀， 耐高温等特点， 相比 与电学传感器具有明显的优势。 但目前光纤光栅式井下温度压力 传感器都存在体积和灵敏 度不能兼顾的问题， 并且不能实现分布式测量， 因此需要设计新型小体积且具有较高灵敏 度的温度压力传感器。 发明内容 [0004]为了克服上述现有技术的不足， 本发明的目的是提供一种基于膜片和杠 杆结合的 光纤光栅温度压力传感器， 用于解决油气井下温度压力测 量难度大， 并且较难实现实时测 量和分布式测量的问题。 [0005]为了实现上述目的， 本发明采用的技 术方案是： [0006]一种基于膜片和杠杆结合的光纤光栅温度压力传感器， 包括壳体(6)， 其特征在 于， 壳体(6)一侧设有贯通的光纤传输孔(10)， 上表面 向下设有 圆柱形镂空， 圆柱形镂空设 有进油孔(5)； 壳体(6)上方由膜片(4)封闭； 膜片上设置动力臂支撑柱(2)， 壳体上设置支撑 柱(3)， 动力臂支撑柱(2)和支撑柱(3)上方设置梁(1)构成杠杆结构； 杠杆结构与膜片(4)结 合， 位于膜片的轴线上； 杠杆(1)一端连接光纤光栅A(7)一端； 光纤光栅A(7)另一端与固定 柱(8)粘贴， 固定柱(8)位于膜片(4)的光纤传输孔(10)的贯通孔上； 固定柱(8)中部粘贴光 纤光栅B(9)； 封装壳体(1 1)通过螺纹固定在壳体(6)上。 [0007]所述的光纤光 栅A(7)粘贴在固定柱(8)与杠杆(1)上， 粘贴距离越短， 灵敏度越高。 [0008]所述的杠杆 结构中的动力臂设置在靠 近杠杆支点 位置。 [0009]所述的减小杠杆 结构中的杠杆支点的厚度可以显著增 加传感器的灵敏度。 [0010]所述的杠杆 结构中动力臂和支点的高度增 加， 传感器的灵敏度提高。 [0011]本发明的有益效果是： [0012]可以实现 高温环境中温度压力的准确测量， 并且可以在高温高压、 有电磁干扰、 腐 蚀环境下长期 工作。 可以实现温度压力的实时监测， 结构简单。 解决了单膜片式压力 传感器说　明　书 1/6 页 3 CN 115265660 A 3