[發明專利]一種基于激光色散光譜的溫度和振幅遙測系統與方法

有效

• 申請號: 202210070545.4
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114518180B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 徐立軍;王仁德;曹章;李泓瑤
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種基于激光色散光譜的溫度和振幅遙測系統與方法，包括激光發射模塊、電光調制器、分束器、準直鏡、透射反射一體化光學模塊、光電探測器、數據采集處理模塊、氣體池、原向反射器件等。在對溫度和振幅遙測時，光通過電光調制器的強度調制后經分束器分為兩路，一路直接輸入光電探測器作為參考相位信號。另一路經過原向反射器件將通過氣體池的光束原路回射，并通過透射反射一體化光學模塊會聚到光電探測器，最后通過數據采集處理模塊計算距離引起的相位變化和色散引起的相位變化，分別用于計算振幅和溫度。本發明結構簡單，實現容易，可以進行長期穩定的無源式測量，可用于航空航天等領域關鍵零件壁面的熱振測試，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明提出一種基于激光色散光譜的溫度和振幅遙測系統與方法，屬于非接觸遙測技術領域，該方法可對于航空航天等領域關鍵零件壁面進行高精度熱振協同遙測。

背景技術

在航空發動機、超級發動機和重型燃氣輪機等主要設備的開發和設計的試驗驗證中。所涉及的一些關鍵零件壁面受到燃燒引起的高溫和機械振動引起的高頻振動的影響。這些可能導致熱振動耦合現象，從而削弱設備外壁結構的疲勞抗力，降低其疲勞壽命。此外，高溫和振動通常同時存在，但是現階段對這些參數的測量往往是分離的。因此，熱振參數的聯合測量是必然趨勢。在過去的研究中對于溫度和振動的測量比較孤立，對于溫度和振動的測量都可以分為接觸式和非接觸式兩種。

對于振動的測量，接觸式的振動測量手段主要為加速計，比如2017年Mahmood等在《傳感器和執行器A：物理》(Sensors and Actuators A:Physical)第263卷第530頁的論文《基于多能級UV-LIGA的柔性MEMS加速度計的設計、制備與表征》(Design,fabrication andcharacterization of flexible MEMS accelerometer using multi-Level UV-LIGA)中介紹了一種在最高溫度為350℃的條件下工作的柔性MEMS加速度計，并用于不同電鍍厚度金屬的振動頻率測量，該傳感器結構比較簡單，但是只能實現較低溫度較低頻率得測量，測量參數單一。2021年Xiong等在《IEEE傳感器雜志》(IEEE Sensors Journal)第21卷第5819頁得論文《利用靜電彈簧軟化效應提高MEMS諧振加速度計的靈敏度》(UsingElectrostatic Spring Softening Effect to Enhance Sensitivity of MEMS ResonantAccelerometers)中介紹了在高精度測量中具有廣泛的應用前景的微機械諧振加速度計，該傳感器具有高靈敏度、頻率輸出、大動態響應范圍等優點，這類傳感器為了增大靈敏度會設計多級微杠桿，這也導致了結構復雜性增加問題，且高溫環境會影響電路設備得穩定性，無法進行高溫環境下的測量。