[發明專利]一種基于復合白光干涉器件的光位移傳感器

在審

• 申請號: 201710565728.2
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107478156A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 鄭普超;包艷;張兵;張超;楊楠
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛行自動控制研究所
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 陸峰

技術領域

本發明涉及一種基于復合白光干涉器件的光位移傳感器。

背景技術

白光干涉型位移傳感器是光位移傳感器研制領域的一個重要分支。國外早在上世紀90年代開展了白光干涉型位移傳感器研究。ATK Aerospace公司的Thiokol Propulsion噴氣推進部分在火箭發動機上已經驗證了使用楔形介質膜的白光干涉型線位移傳感器，并得到了滿意的結果，美國Davidson公司也正在NAVY的先進戰艦SC－21上試驗了這種的傳感器。

白光干涉型位移傳感器的核心器件是楔形干涉器件，國外研制的白光干涉型位移傳感器均采用楔形介質薄膜。楔形介質薄膜的制作屬于精密加工領域，不僅要求精確控制楔形介質薄膜的厚度變化從幾微米到幾十微米，且厚度變化需符合線性方程，薄膜的使用長度可從幾十毫米達到幾百毫米。目前世界上只有加拿大等極少數國家掌握了大尺寸楔形介質薄膜的制作技術，從國外文獻資料了解，他們采用了鍍介質膜的工藝方法來實現楔形膜的制作，該方法的工藝過程是：首先，在光學基板上鍍制半透半反膜，然后在半透半反膜上離子束濺射楔形介質膜，最后在介質膜上再鍍一層半透半反膜，從而形成楔形介質薄膜。該方法的缺點是：

1.鍍厚度在5μm～40μm范圍內線性變化的介質膜，制作時間長，

斜率控制難度大，成活率低；

2.厚度較厚的介質膜從鍍膜機的真空環境中取出后，在空氣中受濕

度和內應力影響而易損壞。

本發明利用玻璃組合器件代替楔形介質薄膜，不僅工藝簡單，成本低，而且容易實現大量程測量。

發明內容

本發明的目的是：本文提出一種基于復合白光干涉器件的光位移傳感器，用玻璃組合器件代替楔形介質薄膜，不僅工藝簡單，成本低，而且容易實現大量程測量。

本發明的技術方案為：一種基于復合白光干涉器件的光位移傳感器，Y型光纖2的兩個側枝分別連接寬帶光源1和波長解調器8，Y型光纖2的主枝連接透鏡組4安裝于殼體3內；反射鏡5將透鏡組4的準直光反射到復合白光干涉組件6上，連桿7帶動反射鏡5在殼體3內運動，經反射鏡5反射的準直光光斑在復合白光干涉組件6上移動，實現光位移傳感器的位移測量；復合白光干涉組件6是復合白光干涉器件粘接在金屬襯板上，金屬襯板與殼體3之間通過螺釘連接。

入射光路為寬帶光源1由Y型光纖2的一個側枝傳入，經準直透鏡組4準直，然后水平射入反射鏡5，再垂直照射復合白光干涉組件6；白光干涉光以自準直狀態沿入射光路返回，經Y型光纖2另一個側枝傳入波長解調器8；波長解調器8獲取白光干涉信號后，再由信號處理單元9計算出光位移傳感器所在的位置。

所述復合白光干涉組件6核心是由兩塊三棱柱玻璃器件組成，其中b面所在的三棱柱為直角三棱柱，a面所在的三棱柱是在直角三棱柱基礎上，沿長度方向在a面上去掉一個楔形部分。

a面所在的三棱柱是在直角三棱柱基礎上，沿長度方向在a面增加一個楔形部分。

經過反射鏡5的入射光斑照射在復合白光干涉組件6的兩種玻璃器件上；入射光一半經反射照射在三棱柱玻璃器件a面上，另一半透射照射在三棱柱玻璃器件b面上，a面和b面均為全反射面。

本發明的優點是：本發明復合白光干涉器件的光位移傳感器，采用復合白光干涉組件為核心器件，通過對矩形玻璃器件和楔形玻璃器干涉信號的獲取和處理，計算出傳感器位移信息。該傳感器核心器件采用玻璃組合器件代替楔形介質薄膜，不僅工藝簡單，成本低，而且容易實現大量程測量。

附圖說明

圖1是本發明線位移傳感器的結構示意圖，1：寬帶光源，2：Y型光纖，3：殼體，4：透鏡組，5：反射鏡，6：復合白光干涉組件，7：連桿，8：解調器，9：信號解調單元。

圖2是本發明復合白光干涉組件6示意圖，由兩塊三棱柱玻璃器件組成。

圖3是本發明入射光照射模式示意圖，入射光一半經反射照射在三棱柱玻璃器件a面上，另一半透射照射在三棱柱玻璃器件b面上。

圖4是實施例1示意圖：組成復合白光干涉組件6的兩塊三棱柱玻璃器件結構，a面所在的三棱柱是在直角三棱柱基礎上，沿長度方向在a面上去掉一個楔形部分。

圖5是實施例2示意圖：組成復合白光干涉組件6的兩塊三棱柱玻璃器件結構，a面所在的三棱柱是在直角三棱柱基礎上，沿長度方向在a面上增加一個楔形部分。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明做進一步詳細說明。請參閱說明書附圖1～3。