[實用新型]一種光學非接觸式壓力傳感器

有效

• 申請號: 201820492396.X
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN208937220U
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 劉菲菲
• 申請（專利權）人: 孝感銳創機械科技有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01L11/02
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 王秀麗

本實用新型公開了一種光學非接觸式壓力傳感器，包括由激光器、半反半透鏡、第一反射鏡、相位補償板、濾光透鏡、第二反射鏡和可移動反射鏡組成的邁克爾遜干涉系統，及水平支板、第一滑動支桿、第一平行導軌、第一彈簧、第二滑動支桿、第二平行導軌、第二彈簧、固定水平臺、CCD相機、信號處理機。水平支板在向下壓力作用下導致可移動反射鏡向下移動，CCD相機采集到的邁克爾遜干涉系統的干涉條紋移動，通過對條紋信息進行幀間強度相關處理，得到干涉條紋的相位變化值，信號處理機實時解算干涉條紋的相位變化信息最終得到壓力值。本實用新型系統設計獨特，采用簡單的結構可以達到非接觸式檢測壓力的目的，且具有精度高、響應快及動態范圍大等優點。

技術領域

本實用新型涉及一種非接觸式壓力傳感器，尤其涉及一種光學非接觸式壓力傳感器，屬于非接觸式壓力技術領域。

背景技術

由于抗電磁干擾、高精度、高靈敏度等優點，光纖傳感器越來越廣泛地應用于各種物理量的測量，如溫度、應力、磁場、方位、振動等。而光學傳感器主要應用于振動、流量及水平位移的測量，這里提出了一種光學非接觸式壓力傳感器。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種光學非接觸式壓力傳感器。

為了實現上述目的本實用新型采用以下技術方案：

一種光學非接觸式壓力傳感器，它包括激光器、半反半透鏡、第一反射鏡、相位補償板、濾光透鏡、第二反射鏡、可移動反射鏡、水平支板、第一滑動支桿、第一平行導軌、第一彈簧、第二滑動支桿、第二平行導軌、第二彈簧、固定水平臺、CCD相機及信號處理機。

上述方案中的激光器、半反半透鏡、第一反射鏡、相位補償板、濾光透鏡及第二反射鏡構成邁克爾遜干涉系統，經過第一反射鏡的激光光路為參考光路，經過相位補償板、濾光透鏡、第二反射鏡及可移動反射鏡的激光光路為信號光路，所述濾光透鏡對所述激光器產生激光透過率大于90％，所述激光器產生的激光波長為380nm至760nm之間的可見光波段。

進一步的，上述方案中水平支板在向下的壓力作用下，第一滑動支桿與第二滑動支桿分別壓縮第一彈簧與第二彈簧向下運動，同時推動可移動反射鏡向下移動，導致CCD相機采集到的邁克爾遜干涉系統的干涉條紋發生移動。

進一步的，所述信號處理機對干涉條紋圖像信息進行實時處理的核心算法為幀間強度相關算法，所述幀間強度相關算法先提取干涉圖像的圖像系數矩陣，再對相鄰干涉圖像的系數矩陣進行強度相關運算，通過最小二乘迭代得到每幀干涉圖樣的相位變化值。

進一步的，所述的第一反光鏡與可移動反射鏡為鏡面反射鏡或漫反射鏡。

本實用新型的工作原理如下：當水平支板在向下的壓力作用下，第一滑動支桿與第二滑動支桿分別壓縮第一彈簧與第二彈簧向下運動，同時推動可移動反射鏡向下移動，導致CCD相機采集到的邁克爾遜干涉系統的干涉條紋發生移動，經過信號處理機對條紋信息進行幀間強度相關處理，得到干涉條紋的相位變化值，因此可以通過信號處理機實時解算干涉條紋的相位變化信息而解算出水平支板向下移動的距離，從而進一步得到向下的壓力大小。

因為本實用新型采用以上技術方案，所以具備以下有益效果：

一、本實用新型中的水平支板在向下的壓力作用下，第一滑動支桿與第二滑動支桿分別壓縮著第一彈簧與第二彈簧向下運動，同時推動可移動反射鏡向下移動，邁克爾遜干涉系統信號光與參考光的光程差，將壓力大小轉化為干涉條紋的相位信息，系統設計獨特。

二、采用邁克爾遜干涉儀系統，具有精度高、響應快及動態范圍大等優點。

三、系統結構設計簡單，易于操作，容易實現系統性能提高的相關改進。

四、本實用新型中的幀間強度相關方法在處理干涉圖像方面，不僅對干涉圖像的對比度要求不高，而且具有相當高的精度和計算速度。