[發明專利]用于在惡劣環境中測量物理參數的光學傳感器及其制造和使用方法

在審

• 申請號: 202011379479.6
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112985477A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 多米尼克·韋茲;布萊茲·伊夫·蓋拉;詹盧卡·尼基奧蒂;弗雷德里科·迪亞斯;樊尚·帕拉
• 申請（專利權）人: 梅吉特股份有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01L11/02;G01K11/32;G01K11/3206
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 龔偉;李鶴松

1.一種用于測量物理參數的光電子系統，包括：

光學傳感器；以及

與所述光學傳感器光通信的詢問器，

其中，所述光學傳感器包括：

第一法布里-珀羅干涉儀，其被設置為接收組合光的第一部分，其中所述第一法布里-珀羅干涉儀暴露于溫度和感興趣的物理參數；以及

第二法布里-珀羅干涉儀，其被設置為接收所述組合光的第二部分，其中所述第二法布里-珀羅干涉儀暴露于溫度而不暴露于所述感興趣的物理參數；

所述詢問器包括：

第一窄帶光源，其具有第一峰值頻率；

第二窄帶光源，其具有不同于所述第一峰值頻率的第二峰值頻率；

耦合器，其被設置為將所述第一窄帶光源和所述第二窄帶光源耦合為所述組合光；

第一菲索干涉儀，其被設置為：通過包括透鏡或反射鏡的光路，接收從所述第一法布里-珀羅干涉儀的第一腔反射到第一光學檢測器的光；

第二菲索干涉儀，其被設置為：通過包括透鏡或反射鏡的光路，接收從所述第二法布里-珀羅干涉儀的第二腔反射到第二光學檢測器的光；以及

處理器，其被設置為：分析所述第一光學檢測器和所述第二光學檢測器接收的數據，并計算溫度值和所述感興趣的物理參數。

2.根據權利要求1所述的光電子系統，其中，所述物理參數是壓力。

3.根據權利要求1所述的光電子系統，其中，所述第一光源和第二光源是發射模塊的一部分，所述發射模塊與位于檢測模塊中的所述第一菲索干涉儀、所述第二菲索干涉儀、所述第一光學檢測器以及所述第二光學檢測器在物理上分離。

4.根據權利要求1所述的光電子系統，其中，所述第一菲索干涉儀、所述第二菲索干涉儀、所述第一光學傳感器以及所述第二光學傳感器均被安裝于由熱膨脹系數低于2x 10-6/℃的材料制成的板上。

5.根據權利要求1所述的光電子系統，其中，所述光學傳感器被安裝于發動機核。

6.根據權利要求1所述的光電子系統，其中，所述光學傳感器被安裝于渦輪風扇發動機的發動機核。

7.根據權利要求6所述的光電子系統，其中，所述詢問器被安裝于所述渦輪風扇發動機的風扇殼體，并且經由至少一根光纖與所述光學傳感器光通信。

8.根據權利要求1所述的光電子系統，其中，所述第一光源、所述第二光源、所述第一菲索干涉儀、所述第二菲索干涉儀、所述第一光學檢測器以及所述第二光學檢測器均被氣密地密封在具有使用空氣、真空或惰性氣體的受控的內部氣氛的金屬盒中。

9.一種利用光學傳感器在惡劣環境中檢測物理參數的方法，包括：

將具有與第一峰值頻率的第一窄帶光源與具有不同于所述第一峰值頻率的第二峰值頻率的第二窄帶光源耦合起來以產生組合光；

在第一法布里-珀羅干涉儀中接收所述組合光的第一部分；

將所述第一法布里-珀羅干涉儀暴露于溫度和感興趣的物理參數；

在第二法布里-珀羅干涉儀中接收所述組合光的第二部分；

將所述第二法布里-珀羅干涉儀暴露于溫度而不暴露于所述感興趣的物理參數；

通過包括透鏡或反射鏡的光路和第一菲索干涉儀，接收從所述第一法布里-珀羅干涉儀的第一腔反射到第一光學檢測器中的光；

通過包括透鏡或反射鏡的光路和第二菲索干涉儀，接收從所述第二法布里-珀羅干涉儀的第二腔反射到第二光學檢測器中的光；以及

分析所述第一光學檢測器和所述第二光學檢測器接收的數據，以計算溫度值和所述感興趣的物理參數。

10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述感興趣的物理參數是壓力。

11.根據權利要求9所述的方法，所述方法還包括：通過檢測沿第一光電路和第二光電路產生的相消干涉圖的最大值，使用數值方法來測量所述第一法布里-珀羅干涉儀的第一腔的第一尺寸，并測量所述第二法布里-珀羅干涉儀的第二腔的第二尺寸。