[發明專利]測量距離、位移和機械作用的系統及方法

無效

• 申請號: 200710096979.7
• 申請日: 2007-04-23
• 公開（公告）號: CN101059333A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 阿爾貝托·瓦蘭;西爾維奧·阿布拉特;圭多·佩羅內
• 申請（專利權）人: 都靈無線基金會;瑪利奧·鮑拉高等研究院;都靈理工大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01L1/24;G01C3/00
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃威;張金海

技術領域

本發明涉及距離、位移以及力的測量。本發明尤其涉及由于諸如牽引或壓縮的機械力引起的位移以及產生所述位移的相關力的測量。更詳細地說，本發明涉及通過使用光傳感器對位移和力的測量。更進一步，本發明涉及通過使用包括低成本光纖元件的光傳感器和/或傳感器對位移和力的測量。最后，本發明涉及用于測量距離、位移以及力的方法、設備以及系統，所述設備和系統包括低成本光傳感器和/或傳感器。

背景技術

最近幾年，為提供適用于以非常可靠的方式測量和/或檢測機械力和位移的設備而投入大量開發工作。隨著設備和系統的發展和提出，基于非常復雜的電子組件的系統和設備成為最廣泛使用的設備和系統。這尤其歸因于集成電路部分的發展以及開發非常復雜功能的電路尺寸的相應減小，使得能夠提供非常小的適用于不同的目的且適用于在非常惡劣的條件下的電子傳感器。例如，已知的電子傳感器其尺寸小于幾立方毫米。另外，在計算裝置領域，尤其是在適用于在始終較短時間內精確非常大數量數據的軟件領域中的最近發展使得能夠以自動且可靠的方式精確由電子傳感器檢測到的數據。最后，包含制造電子傳感器成本的電子系統成本的降低使得所述電子傳感器能夠用于一些目的和應用。

但是，盡管電子傳感器能夠提供上述所有的優點，所述電子傳感器仍具有缺點。影響電子傳感器的最相關的缺點來自于操作電子傳感器需要電流這一事實。可以理解在有力作用在電子傳感器上時，流經該傳感器的電流受到作用于其上的力的影響，這樣電流的變化可以被檢測并用于獲得作用于該傳感器上的力的強度的指示。但是，流經電子傳感器的電流也可受到外部環境的影響，從而致使在不利環境下應用的電子傳感器的可靠性降低，所述不利環境諸如在雷暴期間暴露于靜電放電的結構中或處于電磁噪聲的工業廠房中。另外，在高度易燃材料的存儲區域中使用電子傳感器是困難或是有風險的。最后，由于觸電死亡的風險可能會出現，因此一些電子傳感器也不適用于生物醫學應用。

因此，考慮到以上說明的問題，期望提供一種能夠解決或減少上述問題的技術。尤其期望提供適合于在暴露與靜電放電的結構中和/或在嘈雜的工業廠房中或甚至在高度易燃材料的存儲區域中使用的傳感器。同樣，期望提供用于測量和/或檢測力、適合于生物醫學應用的傳感器。另外，期望提供具有成本低、重量輕、尺寸小且侵入力最小的特征的傳感器。還期望提供用于可靠測量力和位移目的、可以與低成本、簡單且眾所周知的設備結合使用的傳感器。

近些年，為克服影響電子力測量系統的缺點已作出了一些嘗試。尤其，在近些年，為測量力及由力產生的位移的光傳感器的發展已付出了許多努力。這些光傳感器中的多數都基于這樣的考慮：通過估計力的作用對經由光學路徑傳輸的光的影響來測量和/或檢測力，上述力直接或間接地作用于所述光學路徑。尤其，很多光傳感器的工作原理是基于：在光學路徑的輸出處檢測的光電流的變化是由于在測試下的力造成的鏈路衰減的變化的結果。實際上，可以觀察到在光學路徑的輸出處檢測的光電流與作用在所述機械路徑上的機械應力之間可以建立某種關系。但是令人遺憾的是，已知的光傳感器都具有缺點并且其中的一些不像期望的那樣可靠。最后，很多已知的光傳感器的組裝和制造也是相當麻煩，并且因此相當昂貴。

因此期望提供能夠克服現有技術的光傳感器的諸如可靠性低、應用范圍窄、成本高的缺點同時保持令人滿意的靈敏度的光傳感器。

發明內容