[發明專利]一種基于法布里珀羅原理的傳感器

有效

• 申請號: 201610064409.9
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105509816B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 唐艷;陳藝征;袁勇;高強;柳獻;于清旭;陳昌林;張正平;李華;荊岫巖;衣傳寶
• 申請（專利權）人: 蘇州弘開傳感科技有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 蘇州中合知識產權代理事務所(普通合伙)32266
• 代理人: 馬麗麗

技術領域

本發明涉及一種基于法布里珀羅原理的傳感器，屬于傳感器領域。

背景技術

EFPI傳感器多用于壓強、應變或者溫度的傳感器，即便用于位移，也是用來測量微位移的(納米或者微米級)。而在實際的結構中，位移會有大有小，超過1mm或者1cm是極為常見的。現在的測量大位移的傳感器大多基于電學原理，通過電位器元件將機械位移轉換成與之成線性或非線性函數關系的電阻或電壓輸出，通過輸出的信號推算出位移。因此，這些傳感器測量位移容易受到溫度和電磁的影響，需要進行溫度補償和抗干擾處理。而使用光纖作為傳感器，可以消去很多不利的影響，例如電磁的影響。

其中，光學測量大位移，加拿大的FISO公司用Fizeau干涉儀制作了量程為2cm的位移傳感器，由于Fizeau干涉儀需要的加工精度極高，而且加工難度很大，所以該傳感器制作成本很高，而且該產品進行的溫度補償還存在問題，因為產品由多重材料構成，所有材料都有自身的熱膨脹系數，所以溫度補償應該考慮各種材料熱膨脹的組合結果，不僅和溫差有關，也和干涉腔長相關。如果干涉腔長變化很小，也就是Fizeau干涉楔形的夾角極小的話，受到的溫度影響會很小，更容易受到振動等因素的影響，就會影響精度。因此干涉腔長的變化范圍越大，得到的數據的精度越高，也更能有效的降低其他因素的干擾。由于EFPI的精度極高，制作簡單，所以是制作位移計很理想的原理。但是干涉腔的最大干涉腔長很小，一般不超過1mm。在目前的專利庫中，還沒有見到用最簡單的EFPI結構來測量大位移的傳感器。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了基于法布里珀羅原理的傳感器，桿傳感器包含殼體、測量探桿、縱向滑塊、位移轉換裝置。光纖穿過上側密封圈伸入到上側通孔，且其底部設置有部分反射端面，在縱向滑塊的上側設置有反射面，從而使光纖的部分反射面和縱向滑塊的上側的反射面之間形成一個法布里-珀羅腔。位移轉換裝置會將測量探桿的橫向滑動轉換為縱向滑塊的滑動，從而改變所述反射面到所述部分反射端面的距離，從而改變法布里-珀羅腔長，依據法布里-珀羅原理可以測量出法布里-珀羅腔長的變化，進而可以計算出測量探桿的滑動距離。該發明所提供的傳感器，具有精度高、抗干擾能力強和耐久性強等優點，具有廣泛的應用前景，特別適用于高精度測量結構靜力和動力作用下的大位移以及環境溫度。當采用性能穩定的材料時，可以在零下四十度左右工作。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種基于法布里珀羅原理的傳感器，包括殼體、位移轉換裝置、光纖，其中：

所述殼體為含有內腔且左右兩端相貫通的管體，殼體的右側設置有與殼體密封連接的右側密封圈；

殼體的上側設置有與內腔相貫通的上側通孔，在所述上側通孔的上側設置有與殼體密封連接的上側密封圈，光纖穿過上側密封圈伸入到上側通孔，光纖的底部具有部分反射端面；

所述位移轉換裝置包括測量探桿、轉換主體、縱向滑塊，所述測量探桿連接到轉換主體的左側，縱向滑塊連接到轉換主體的上側；

所述殼體的左側設置有軸向通孔，所述軸向通孔與內腔相貫通，且軸向通孔的垂直尺寸小于內腔的垂直尺寸；所述測量探桿與軸向通孔相配合且其左端穿過軸向通孔從殼體向左伸出，在所述軸向通孔的左側設置有與殼體密封連接的左側密封圈，所述測量探桿從左側密封圈設置的與所述測量探桿相配合的通孔向左伸出；

所述縱向滑塊的上側設置有反射面，所述反射面垂直于光纖的光軸，轉換主體將測量探桿的橫向滑動轉換成縱向滑塊的縱向滑動，從而改變所述反射面到所述部分反射端面的距離；所述轉換主體位于內腔內部。

作為優選，當測量探桿的橫向滑動距離為x時，所述反射面到所述部分反射端面的距離的變化為y，且y＝ax，0<a<1。

作為優選，所述縱向滑塊與上側通孔相配合且其上端伸入到上側通孔中，縱向滑塊的縱向滑動距離小于上側通孔的垂直高度。

作為優選，所述軸向通孔呈水平安放的正柱面，在正柱面的內表面上設置有滾珠；所述上側通孔的呈垂直安放的正柱體，在正柱體的內表面上設置有滾珠。

作為優選，所述軸向通孔內表面呈水平安放的圓柱面，該圓柱面上沿圓周方向均勻設置有多排滾珠，每排滾珠為在圓柱面的素線上排列的多個滾珠；測量探桿為與軸向通孔相配合的水平安放的圓柱體，在測量探桿的圓柱面上設置有與多排滾珠相配合的第一滑槽；