[發(fā)明專利]用于在惡劣環(huán)境中測量物理參數(shù)的光學傳感器及其制造和使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011379479.6
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112985477A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 龔偉;李鶴松

一種用于測量物理參數(shù)的光電子系統(tǒng)，包括：利用耦合器被一并耦合為組合光的具有不同峰值頻率的兩個窄帶光源。所述組合光被分成第一法布里?珀羅干涉儀和第二法布里?珀羅干涉儀，所述第一法布里?珀羅干涉儀被設(shè)置為暴露于溫度和另一個物理參數(shù)，所述第二法布里?珀羅干涉儀被設(shè)置為僅暴露于溫度。所述系統(tǒng)還包括：第一光學檢測器和第二光學檢測器，被設(shè)置為通過包括透鏡和/或反射鏡的組合的光路和菲索干涉儀分別接收從第一、第二法布里?珀羅干涉儀的腔反射的光。處理器被設(shè)置為分析第一光學檢測器和第二光學檢測器接收的數(shù)據(jù)，并計算溫度值和物理參數(shù)。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請主張2019年11月29日提交的美國臨時專利申請?zhí)?2/942,064的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利文獻通常涉及一種光學傳感器。更具體地，本專利文獻的主題涉及一種用于航空發(fā)動機、諸如燃氣或蒸汽渦輪的陸基渦輪或具有燃燒室的任意發(fā)電機的光學傳感器。

背景技術(shù)

光纖傳感技術(shù)提供一些優(yōu)于監(jiān)視和控制航空發(fā)動機、諸如燃氣或蒸汽渦輪的陸基渦輪或具有燃燒室的任意發(fā)電機的物理參數(shù)的傳統(tǒng)的電傳感技術(shù)的一些優(yōu)點。尤其，以下優(yōu)點已被證實：(i)被提高的測量精度和帶寬；(ii)對外擾動，即電磁干擾和射頻干擾的固有的不靈敏性；(iii)以可忽略不計的信號衰減進行遠程至超遠程測量；(iv)分布式傳感：復(fù)用單獨定址的大量點傳感器的可能性；以及(v)與高溫至極高溫的兼容性。因此，以光纖傳感器替代電傳感器對許多應(yīng)用，尤其對航空航天應(yīng)用是可取的。

在航空航天應(yīng)用中，航空發(fā)動機需要多個傳感系統(tǒng)以可靠且安全地進行操作。一些傳感系統(tǒng)向電子發(fā)動機控制器(EEC)提供物理參數(shù)，以控制發(fā)動機操作。其他傳感系統(tǒng)向發(fā)動機監(jiān)控單元(EMU)提供參數(shù)，以監(jiān)控發(fā)動機操作，當需要徹底檢修發(fā)動機時，在不安全狀況或地面上的維護的情況下對飛行員進行警告。在當前的航空發(fā)動機中，所有傳感器都基于電氣工作原理技術(shù)，例如壓電、壓阻以及電容測量原理。對于每個單獨的傳感器，均通過連接至發(fā)動機電子單元的電線發(fā)送電讀出信號。這些離散的輸出導(dǎo)致具有多個連接器的電纜線束較長，增加發(fā)動機架構(gòu)的復(fù)雜性并顯著增加重量，從而增加發(fā)動機的燃料消耗。

一種特定的應(yīng)用是在發(fā)動機高壓壓縮機的最新級與燃燒室之間的壓力的測量。該測量輸出在發(fā)動機操作的控制回路中使用。迄今為止，尚沒有發(fā)明被證明能夠在操作過程中在超過300℃的溫度下可靠地測量絕對(靜態(tài))壓力，并且絕對沒有可以在高于400℃或500℃的溫度下進行處理的。因此，發(fā)動機控制依賴于位于被安裝在發(fā)動機的風扇殼體的電子單元的低溫壓力傳感器，該低溫壓力傳感器是發(fā)動機的最低溫度區(qū)域(最大操作溫度通常在80℃至125℃之間)。這種配置需要將壓力管從燃燒室布線路由至傳感器，并補償測量中的溫度差。此外，可能會導(dǎo)致在某些環(huán)境條件下測量不穩(wěn)定。本發(fā)明的一個目的在于，直接測量發(fā)動機核中的壓力，消除壓力管，減輕重量，并提高測量精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種用于測量物理參數(shù)的光電子系統(tǒng)。所述光電子系統(tǒng)特別適合在諸如在發(fā)動機艙中發(fā)現(xiàn)的惡劣(harsh)環(huán)境中測量物理參數(shù)。

在一優(yōu)選實施例中，所述光電子系統(tǒng)包括光學傳感器，所述光學傳感器包括：第一法布里-珀羅干涉儀，其被設(shè)置為接收組合光的第一部分，其中所述第一法布里-珀羅干涉儀暴露于感興趣的物理參數(shù)和溫度；以及第二法布里-珀羅干涉儀，其被設(shè)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(shù)；