[發明專利]一種用于矩形燃燒流場的一對多高密度光纖光學探測裝置

在審

• 申請號: 202011039625.0
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112504993A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 陳建軍;尹韶云;孫秀輝;江海波;譚軍;顧海霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院;張家港奇點光電科技有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/01;G02B6/32;G02B6/34;G02B6/38
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 夏平;莫英妍

1.一種用于矩形燃燒流場的一對多高密度光纖光學探測裝置，其特征在于，包括4個收發組和鎧裝光纖束，每個收發組均包括發射探頭模塊、接收探頭模塊，4個接收探頭模塊分別固定安裝在一矩形的四邊，且其中央形成矩形探測孔，對應的4個發射探頭模塊分別安裝在矩形對邊的4個接收探頭模塊的一側，且4個發射探頭模塊分別位于矩形的四邊最右端，接收探頭模塊用于接收位于對邊的發射探頭模塊的發射光，發射探頭模塊、接收探頭模塊均與鎧裝光纖束連接，其中：

接收探頭模塊包括殼體(9)、不銹鋼光纖插芯(5)、耦合透鏡(4)、第一光楔(3)和光纖收發內接口(8)，其中，殼體(9)的一端口安裝光纖收發內接口(8)，殼體(9)的另一端口從外至內依次設為光楔層、透鏡層和光纖層，光楔層包括光楔固定框(7)和第一光楔(3)，光楔固定框(7)固定在殼體(9)的端口處，光楔固定框(7)外設有第一冷卻通道(1)，若干個第一光楔(3)依次排列安裝在光楔固定框(7)內；光楔層與透鏡層之間設有第二冷卻通道(2)，透鏡層包括耦合外框(6)和耦合透鏡(4)，耦合外框(6)固定設置在光楔層內側，若干個耦合透鏡(4)依次排列安裝在耦合外框(6)內；光纖層內呈陣列式安裝有若干個不銹鋼光纖插芯(5)，所述不銹鋼光纖插芯(5)分別由多自由度調整架固定，所述不銹鋼光纖插芯(5)、耦合透鏡(4)和第一光楔(3)數量相等且對應設置；殼體(9)外的一側設有冷卻進氣口(10)，所述冷卻進氣口(10)與第一冷卻通道(1)、第二冷卻通道(2)連通；

發射探頭模塊包括外套管(13)、陶瓷插芯(11)、準直透鏡(15)、非球面柱透鏡(16)和第二光楔(17)，其中，陶瓷插芯(11)的一端通過插芯外套管(12)固定在外套管(13)內的一端，陶瓷插芯(11)的另一端伸出外套管(13)并與鎧裝光纖束連接；準直透鏡(15)、非球面柱透鏡(16)和第二光楔(17)依次由內至外設置在外套管(13)內的另一端，且第二光楔(17)部分伸出外套管(13)，準直透鏡(15)與陶瓷插芯(11)之間通過定焦間隔圈(14)分離。

2.根據權利要求1所述的用于矩形燃燒流場的一對多高密度光纖光學探測裝置，其特征在于，發射探頭模塊的陶瓷插芯(11)的光軸與同一收發組的接收探頭模塊的出光光軸平行。

3.根據權利要求1所述的用于矩形燃燒流場的一對多高密度光纖光學探測裝置，其特征在于，所述第二光楔(17)為帶楔角的自由曲面透鏡。

4.根據權利要求3所述的用于矩形燃燒流場的一對多高密度光纖光學探測裝置，其特征在于，第二光楔(17)的自由曲面上做有二元微結構，用以產生偏折型均勻線光源，光最大偏轉角度56.5°。

5.根據權利要求1所述的用于矩形燃燒流場的一對多高密度光纖光學探測裝置，其特征在于，所述陶瓷插芯(11)的直徑為2.5mm、長度為12.7mm。

6.根據權利要求1所述的用于矩形燃燒流場的一對多高密度光纖光學探測裝置，其特征在于，所述插芯外套管(12)的外徑為3.5mm、內徑為3mm、長度為19.1mm，。

7.根據權利要求1所述的用于矩形燃燒流場的一對多高密度光纖光學探測裝置，其特征在于，所述插芯外套管(12)采用不銹鋼材質制成。

8.根據權利要求1所述的用于矩形燃燒流場的一對多高密度光纖光學探測裝置，其特征在于，所述第一冷卻通道(1)、第二冷卻通道(2)為氮氣冷卻通道。

9.根據權利要求1所述的用于矩形燃燒流場的一對多高密度光纖光學探測裝置，其特征在于，發射探頭模塊分為位于矩形長邊的長邊發射端和位于矩形短邊的短邊發射端，所述長邊發射端和短邊發射端的非球面柱透鏡(16)的面型不同。

10.根據權利要求1所述的用于矩形燃燒流場的一對多高密度光纖光學探測裝置，其特征在于，所述定焦間隔圈(4)通過光學特種膠固定在外套管(3)內。