[发明专利]压力型光纤微变传感器

权利要求书

1.一种压力型光纤微变传感器，包括：信号调制部分、位移测量部分和信号解调部分，其特征在于：在测量部分的壳体内上面板上设有两个对称中心的准直透镜，上面板下侧固联有作为位移测量元件的上固定齿板反射镜(2)，在上固定齿板反射镜(2)的下方设有反射角齿顶对应上齿板反射角上齿槽的下动齿板反射镜(3)，且它们的锯齿相向对称，呈悬空错位三角齿耦合分布，每个齿由成90度的两个镜面构成全反射镜，将入射光线平行方向反射回去；下动齿板反射镜(3)下方固联有传动杆(6)，传动杆(6)通过弹簧座将弹簧(4)固定在所述弹簧座与矩形框的下面板之间；信号调制部分被调制的光信号经过光纤耦合分成两束，其中,一束光信号通过光纤环直接到达pd1光电探测器(12)作为光纤光路的参考光路，而另一束光信号通过第一准直透镜(1)入射到下动齿板反射镜(3)的下齿槽反射角，通过两个平行齿板上的多个全反射镜多次反射后，从第二准直透镜(7)入射到通过光纤连接的光pd2电探测器(13)；测量物体发生移动导致下动齿板反射镜(3)与上固定齿板反射镜(2)之间距离变化，通过测量光路的光信号的相位发生变化，比较上述两个光电探测器的信号相位差，即可解调位移变化，从而检出测量物体的微位移量。

2.如权利要求1所述的压力型光纤微变传感器，其特征在于：测量部分包括由矩形框围成的腔体(5)，从矩形框底部插入腔体(5)的传动杆(6)，通过弹簧(4)套装传动杆(6)固联的一组平行的下动齿板反射镜(3)、作为位移测量元件的上固定齿板反射镜(2)、以及设置在下动齿板反射镜(3)背端上方上，对称于上固定齿板反射镜(2)两边的第一准直透镜(1)和第二准直透镜(7)。

3.如权利要求1所述的压力型光纤微变传感器，其特征在于：被信号调制部分调制的另一束光信号通过位移测量部分中的第一准直透镜(1)进入齿板反射镜组，通过第二准直透镜(7)到达另一个pd2电探测器(13)，当测量物体发生移动后，经过传动杆传感器的光束路程发生变化，到达光电探测的信号相位也相应改变，通过相位比较器(14)比较两个光电探测器的信号相位差变化，解算出齿板反射镜发生的移动距离，通过相位检出获得微位移量。

4.如权利要求1所述的压力型光纤微变传感器，其特征在于：信号解调部分包括顺次串联的驱动信号源(8)、光源(9)和耦合器(10)，驱动信号(8)产生的调制信号对光源(9)进行驱动，产生一个在t时刻对光源9调制信号频率f的sin(2πft)调制光信号。

5.如权利要求4所述的压力型光纤微变传感器，其特征在于：耦合器(10)一路光纤通过光纤环(11)串联pd1光电探测器(12)，另一路光纤深入第一准直透镜(1)，第二准直透镜(7)通过出口光纤串联pd2光电探测器(13)，pd1光电探测器(12)和pd2光电探测器(13)分别串联解调部分相位比较器(14)的正向输入端与反向输入端。

6.如权利要求5所述的压力型光纤微变传感器，其特征在于：光电探测器12接收到的调制光信号频率f不变，相对光源9相位产生一个表示为恒定的相位差，这束光纤光路称为参考光路；另外一束经过测量部分为位移传感器的光路到达pd2光电探测器13，位移传感器在传动杆16位置发生变化时使测量光纤的光程发生变化，从而引发相位发生变化，此时pd2光电探测器13接收到的信号表示为这束光纤光路称为测量光路。

7.如权利要求1所述的压力型光纤微变传感器，其特征在于：解调部分包括：相位比较器(14)输出端顺次串联电压信号采集器(15)和处理器(16)，相位比较器14采集参考光路和测量光路得到的两路调制信号，检测比较两路调制信号中的相位相位通过相位比较器14相连的模数转换器AD采集及其ARM处理器实现相位信号的算法处理，将相位信号差变成位移信号输出。

8.如权利要求7所述的压力型光纤微变传感器，其特征在于：测量相位差两路调制信号中的相位相位光路相位差ARM处理器根据此关系式，输出检测范围的位移量Z,其中f为调制信号频率，ΔL表示光学路径长度变化量,V为光在空气中速度,n为下齿板齿数。