[實用新型]一種全光纖動態絕對距離測量裝置

有效

• 申請號: 201821452863.2
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN208606713U
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 翁繼東;劉盛剛;馬鶴立;陳小輝;陶天炯;王翔;陳宏;王為;葉素華;李加波;戴誠達;劉倉理;吳強;李劍鋒;蔡靈倉
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 錢成岑

本實用新型提供一種全光纖動態絕對距離測量裝置，包括光纖飛秒激光器、第一光纖濾波器、三端口光纖環形器、第一光纖、光纖探頭、待測客體、第二光纖濾波器、第二光纖、光纖放大器、光電探測器、示波器和計算機。入射激光在光纖探頭端面的菲涅爾反射光作為干涉的參考光，其余入射激光通過光纖探頭照射到待測客體之上，光纖探頭同時接收從待測客體反射回的光，作為干涉的信號光，這兩束光干涉之后，由光電探測器轉換為電信號并由示波器記錄，通過計算機處理記錄的信號得到待測客體與光纖探頭端面之間的距離。本實用新型采用全光纖、共軸式光路結構設計，大大降低了裝置的調試、操作難度，有利于裝置及方法的推廣使用，同時提高了裝置的抗干擾能力。

技術領域

本實用新型涉及距離測量領域，尤其涉及一種全光纖動態絕對距離測量裝置。

背景技術

在復雜沖擊加載實驗研究中，精確知道待測客體的位置信息及其隨時間的演化規律，可以檢驗沖擊動力學中物理模型的準確性。以任意表面速度干涉儀(VelocityInterferometer System for Any Reflector,VISAR)和任意表面位移干涉儀(Displacement Interferometer System for Any Reflector，DISAR；Doppler PinsSystem,DPS)為代表的波剖面測試技術的發明與應用，是沖擊波物理與爆轟物理研究領域的重大突破，在材料的高壓物理性質實驗研究中發揮了巨大的作用。但是，速度干涉儀或者位移干涉儀都只能給出待測客體沿探頭方向的速度分量，而在復雜沖擊加載實驗中，待測客體相對于探頭方向通常存在橫向運動，并且在加載過程中還可能有新的待測客體進入探頭的視場范圍之內，因此，通過對速度測量結果直接進行積分而獲取的待測客體的位置信息，與其真實位置可能會存在較大的差異，這種差異將會影響對實驗數據的正確解讀并誤導物理模型的建立。目前，超快沖擊動力學過程中常用的位置信息測量技術主要有X光或可見光照相、光/電探針等技術，但是這幾種技術都只能給出待測客體在幾個離散時刻的位置信息，并不能得到待測客體在整個加載過程中位置信息隨時間的連續變化過程。

航空發動機轉靜結構部件之間的間隙(例如，葉尖間隙、軸向間隙和篦齒封嚴間隙)是影響航空發動機性能的主要因素之一。例如，葉尖間隙(即葉片頂端與機匣之間的距離)過大，會增加氣流泄露，造成增壓比下降、喘振裕度降低，使得發動機油耗增加，對應飛機的航程減小；葉尖間隙過小，葉尖與機匣之間易發生摩擦，導致零部件損壞，從而影響發動機的安全。因此，控制各種間隙的最佳值，對提高發動機的性能，保證飛行安全是至關重要的。但是，現有的電容法、電渦流法、光纖法以及光導探針法等間隙測量技術，在測量精度、空間分辨率、耐高溫特性以及結構尺寸等方面還不能完全滿足發動機轉靜結構部件之間間隙測量的要求。

實用新型內容

本實用新型的目的在于：針對現有技術存在的問題，提供一種全光纖動態絕對距離測量裝置，是一種非接觸式動態絕對距離精密測量裝置，具備百毫米的測量量程、微米級的距離分辨率和10ns級的時間分辨率，能夠測量超快沖擊動力學過程中待測客體與光纖探頭端面之間的絕對距離；同時，配合耐高溫光纖探頭的使用，該裝置還可以用于航空發動機轉靜結構部件之間的間隙測量。

本實用新型提供的一種全光纖動態絕對距離測量裝置，包括：

光纖飛秒激光器，用于發出飛秒脈沖激光；

第一光纖濾波器，用于對飛秒激光脈沖進行整形，并選擇需要的中心波長和譜線寬度；

三端口光纖環形器，用于通過三端口光纖環形器的端口Ⅰ，將第一光纖濾波器輸出的飛秒脈沖激光，從三端口光纖環形器的端口Ⅱ輸出；

第一光纖，用于將三端口光纖環形器的端口Ⅱ輸出的飛秒激光脈沖傳輸到待測客體附近；

光纖探頭，用于將飛秒脈沖激光照射到待測客體上，飛秒脈沖激光在光纖探頭端面因菲涅爾反射形成的光作為干涉的參考光，從待測客體表面反射并被光纖探頭收集的光，作為干涉的信號光；