[發明專利]一種間隙傳感器、間隙測量方法及測量裝置

有效

• 申請號: 202210073673.4
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114440781B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 陶天炯;翁繼東;李成軍;王翔;吳建;陳龍;馬鶴立;劉盛剛;唐隆煌;賈興;馬云燦;谷偉;王為;苗志起
• 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: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 梁田

1.一種間隙測量傳感器，其特征在于，包括：

45°反射鏡，用于設于間隙的一個內壁以改變傳播至45°反射鏡上的光波的方向；

以及光纖，光纖端面用于設于間隙的所述一個內壁；光纖端面用于使光纖中光束的一部分光反射回光纖形成參考光波，光纖端面用于使光纖中光束的另一部分光透過所述光纖端面并直線傳播至45°反射鏡，以使45°反射鏡反射所述光束的另一部分光至間隙的另一個內壁形成用于經45°反射鏡反射回所述光纖并用于與參考光波發生干涉的探測光波，以實現對間隙的一個內壁至間隙的另一個內壁的距離的測量；

還包括：薄片；薄片沿長度方向設有凹槽；所述45°反射鏡，設于所述凹槽內，且45°反射鏡的一側與薄片的一側齊平；所述光纖一端的光纖端面設于所述凹槽內，光纖的一側與薄片的一側齊平。

2.根據權利要求1所述間隙測量傳感器，其特征在于，所述薄片為矩形結構。

3.根據權利要求1或2所述間隙測量傳感器，其特征在于，所述薄片包括：第一薄片和第二薄片；凹槽形成于第一薄片和第二薄片相互靠近的兩側之間。

4.根據權利要求3所述間隙測量傳感器，其特征在于，所述傳感器的厚度為80μm，橫向寬度為0.9mm；其中，光纖的芯徑為9μm，光纖的包層直徑80μm；薄片為厚度0.08mm、規格為0.4×1.5mm的鉭片；45°反射鏡的厚度和寬度均為80μm。

5.一種基于權利要求1-4任意一項所述傳感器的間隙測量方法，其特征在于，包括：

發送參考光波發射指令，以控制光波發生裝置向光纖中發射光束，使光纖中光束的一部分光從光纖端面反射回光纖形成參考光波，使光纖中光束的另一部分光透過所述光纖端面并直線傳播至45°反射鏡，以使45°反射鏡反射所述光束的另一部分光至間隙的另一個內壁形成用于經45°反射鏡反射回所述光纖并用于與參考光波發生干涉的探測光波；

發送頻域信號采集指令，以控制頻域信號采集裝置采集參考光波和探測光波，并完成參考光波與探測光波的干涉和光電轉換，得到頻域干涉信號；

利用傅里葉分析處理頻域干涉信號獲取參考光波和探測光波的時間差，計算得到光纖端面與間隙的另一個內壁的距離。

6.如權利要求5所述間隙測量方法，其特征在于，利用傅里葉分析處理頻域干涉信號獲取參考光波和探測光波的時間差，計算得到光纖端面與間隙的另一個內壁的距離；包括利用以下公式計算光纖端面與間隙的另一個內壁的距離d：

其中，τ為參考光波和探測光波的時間差，c為真空中的光速，n為傳輸介質的折射率。

7.一種間隙測量方法，其特征在于，包括：

執行權利要求5或6所述測量方法測量內頂面高度為h的U型標準件，得到U型標準件中光纖端面與U型標準件的內頂面的距離l₁；

執行權利要求5或6所述測量方法測量待測件的待測間隙值，得到待測件中光纖端面與待測件的另一個內壁的距離l₂；

利用以下公式計算待測件的待測間隙值g

g=l₂-l₁+h。