[發明專利]復合材料密封件表面粗糙度檢測用光纖型零差干涉系統

在審

• 申請號: 201710986296.2
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107806841A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 尚建華;程小勁;黃燕杰
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30;G01B9/06
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所31233
• 代理人: 宋纓,錢文斌

技術領域

本發明涉及密封件檢測技術領域，特別是涉及一種復合材料密封件表面粗糙度檢測用光纖型零差干涉系統。

背景技術

密封件是密封系統的重要組成部分，其主要作用是防止泄露。較傳統的由塑料和橡膠等材料制備的密封件而言，由復合材料制備的密封件，充分發揮了其各組分材料的優勢，具有強度高、耐高低溫性好、耐腐蝕、自潤滑性好、摩擦系數小、熱變形小等特點，因而廣泛應用于航空航天、航海、機械、化工等行業，可以滿足高溫高壓等環境下制冷系統的應用要求。

密封件直接影響到密封系統的安全性、可靠性以及系統壽命等性能，因此，密封元件的選擇尤為重要。在選擇密封件時，主要從表面粗糙度、表面硬度、幾何精度以及密封件應用配合情況四個方面考慮。其中，表面粗糙度是指元件表面的微小間距和微小峰谷的不平整度，通常在微米數量級。為此，準確測定密封件的表面粗糙度具有十分重要的現實意義，是保證密封系統工作性能和使用壽命的重要前提之一。

目前，常用的密封件表面粗糙度檢測方法有比較法、觸針法、光切法、干涉顯微鏡法等。比較法適用于中等或較粗糙表面的粗糙度測量，且對樣板的材料特性、加工紋理和方向以及加工方法都有著嚴格的要求。觸針法屬于接觸式測量方法，而且受限于觸針的半徑長度。光切法和干涉顯微鏡法，目前主要是基于分立光學元件搭建系統，系統結構相對復雜且調試時間較長，對操作人員的專業水平要求較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種復合材料密封件表面粗糙度檢測用光纖型零差干涉系統，降低了系統的復雜程度和調試難度，更有利于復合材料密封件的質量監控。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種復合材料密封件表面粗糙度檢測用光纖型零差干涉系統，包括待測密封件裝調定位模塊、光學干涉檢測模塊和密封件表面粗糙度信息提取模塊；所述待測密封件裝調定位模塊用于對待測密封件進行定位和調節，使得所述光學干涉檢測模塊能夠檢測到待測密封件上的各個測量點；所述光學干涉檢測模塊用于對待測密封件上的各個測量點進行檢測，以得到攜帶有待測密封件表面粗糙度特征信息；所述密封件表面粗糙度信息提取模塊用于提取待測密封件表面粗糙度特征信息，以獲得待測密封件表面的粗糙度分布情況及其微觀形貌圖。

所述待測密封件裝調定位模塊包括裝調夾具、二維高精度位移平臺和位移平臺驅動器，所述裝調夾具將待測密封件固定在二維高精度位移平臺上，使得待測密封件表面與光學干涉檢測模塊的發射的激光基本垂直，所述位移平臺驅動器用于輸出信號控制二維高精度位移平臺移動使得光學干涉檢測模塊能夠對待測密封件表面的各測量點進行檢測。

所述光學干涉檢測模塊包括激光器、光纖隔離器、光纖分束器、光纖環形器、光纖檢偏器、望遠鏡和光纖耦合器；所述激光器輸出的激光經光纖隔離器和光纖分束器作用后，分為信號光和參考光兩路信號；其中，信號光經光纖環形器、光纖檢偏器和望遠鏡垂直入射到待測密封件的表面獲取各測量點的光學特征信息，返回的信號光經所述望遠鏡和光纖檢偏器再與參考光一同經光纖耦合器作用，輸出帶有待測密封件表面粗糙度特征信息的光信號。

所述激光器為工作波長為630nm的連續輸出半導體激光器。

所述密封件表面粗糙度信息提取模塊包括光電探測器、低通濾波器、放大器、數據采集卡和計算機，所述光電探測器接收光學干涉檢測模塊的輸出的光信號并將其轉換為電信號，該電信號攜帶有待測密封件表面粗糙度特征信息，所述電信號經低通濾波器和放大器處理后，由數據采集卡轉換為數字信號傳輸到計算機內部，并在計算機內執行表面形貌處理算法，最終獲得待測密封件表面的粗糙度分布情況和微觀形貌圖。

所述光學干涉檢測模塊中的光信號通過單模光纖傳輸。

有益效果

由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：

1、本發明通過高精度二維位移平臺的移動獲得待測密封件表面的各個測量點，精密設定位移平臺的移動步長可以繪制得到細節信息更為清晰的元件表面形貌特征圖。

2、本發明選用單模光纖器件搭建實現密封件表面特征信息提取的主體光路，系統光路結構更為簡單緊湊穩定，調節容易且準直效果好，干涉效率也得到了保證。

3、本發明中的光學干涉檢測模塊采用同一望遠鏡實現信號光的發射和接收，同軸收發的光路結構減小了檢測系統所占用的體積，增強了系統的便攜性。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；