[发明专利]用于在恶劣环境中测量物理参数的光学传感器及其制造和使用方法

权利要求书

1.一种用于测量物理参数的光电子系统，包括：

光学传感器；以及

与所述光学传感器光通信的询问器，

其中，所述光学传感器包括：

第一法布里-珀罗干涉仪，其被设置为接收组合光的第一部分，其中所述第一法布里-珀罗干涉仪暴露于温度和感兴趣的物理参数；以及

第二法布里-珀罗干涉仪，其被设置为接收所述组合光的第二部分，其中所述第二法布里-珀罗干涉仪暴露于温度而不暴露于所述感兴趣的物理参数；

所述询问器包括：

第一窄带光源，其具有第一峰值频率；

第二窄带光源，其具有不同于所述第一峰值频率的第二峰值频率；

耦合器，其被设置为将所述第一窄带光源和所述第二窄带光源耦合为所述组合光；

第一菲索干涉仪，其被设置为：通过包括透镜或反射镜的光路，接收从所述第一法布里-珀罗干涉仪的第一腔反射到第一光学检测器的光；

第二菲索干涉仪，其被设置为：通过包括透镜或反射镜的光路，接收从所述第二法布里-珀罗干涉仪的第二腔反射到第二光学检测器的光；以及

处理器，其被设置为：分析所述第一光学检测器和所述第二光学检测器接收的数据，并计算温度值和所述感兴趣的物理参数。

2.根据权利要求1所述的光电子系统，其中，所述物理参数是压力。

3.根据权利要求1所述的光电子系统，其中，所述第一光源和第二光源是发射模块的一部分，所述发射模块与位于检测模块中的所述第一菲索干涉仪、所述第二菲索干涉仪、所述第一光学检测器以及所述第二光学检测器在物理上分离。

4.根据权利要求1所述的光电子系统，其中，所述第一菲索干涉仪、所述第二菲索干涉仪、所述第一光学传感器以及所述第二光学传感器均被安装于由热膨胀系数低于2x 10-6/℃的材料制成的板上。

5.根据权利要求1所述的光电子系统，其中，所述光学传感器被安装于发动机核。

6.根据权利要求1所述的光电子系统，其中，所述光学传感器被安装于涡轮风扇发动机的发动机核。

7.根据权利要求6所述的光电子系统，其中，所述询问器被安装于所述涡轮风扇发动机的风扇壳体，并且经由至少一根光纤与所述光学传感器光通信。

8.根据权利要求1所述的光电子系统，其中，所述第一光源、所述第二光源、所述第一菲索干涉仪、所述第二菲索干涉仪、所述第一光学检测器以及所述第二光学检测器均被气密地密封在具有使用空气、真空或惰性气体的受控的内部气氛的金属盒中。

9.一种利用光学传感器在恶劣环境中检测物理参数的方法，包括：

将具有与第一峰值频率的第一窄带光源与具有不同于所述第一峰值频率的第二峰值频率的第二窄带光源耦合起来以产生组合光；

在第一法布里-珀罗干涉仪中接收所述组合光的第一部分；

将所述第一法布里-珀罗干涉仪暴露于温度和感兴趣的物理参数；

在第二法布里-珀罗干涉仪中接收所述组合光的第二部分；

将所述第二法布里-珀罗干涉仪暴露于温度而不暴露于所述感兴趣的物理参数；

通过包括透镜或反射镜的光路和第一菲索干涉仪，接收从所述第一法布里-珀罗干涉仪的第一腔反射到第一光学检测器中的光；

通过包括透镜或反射镜的光路和第二菲索干涉仪，接收从所述第二法布里-珀罗干涉仪的第二腔反射到第二光学检测器中的光；以及

分析所述第一光学检测器和所述第二光学检测器接收的数据，以计算温度值和所述感兴趣的物理参数。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述感兴趣的物理参数是压力。

11.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：通过检测沿第一光电路和第二光电路产生的相消干涉图的最大值，使用数值方法来测量所述第一法布里-珀罗干涉仪的第一腔的第一尺寸，并测量所述第二法布里-珀罗干涉仪的第二腔的第二尺寸。