CN107764442A - 反射式光学压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种反射式光学压力传感器，激光发射器输出的激光通过透镜聚焦输出再经分束装置分束，一束反射被第一光强探测器直接接收，另一束透射进入检测单元，入射光斜入射到检测单元的玻璃片上，穿透玻璃片后依次穿过二氧化硅小球层和石榴石后，被石榴石背面的铝薄膜反射，反射光再经过石榴石、二氧化硅小球层，从玻璃片输出，反射光输出后被第二光强测器接收，检测单元的石墨通电电压的变化致使检测单元中的二氧化硅小球层受热发生形变从而引起检测单元反射光光强发生变化，通过比较两个光强探测器的前后光强变化关系即可获得压力参数。此结构具有元件少并且反应速度快，可靠性高，适应性强，操作简便，传感器精度高优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器技术，特别涉及一种反应快、精度高的反射式光学压力传感器。
背景技术
光电传感器因反应速度快,能实现非接触测量,精度高、分辨力高、可靠性好，体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点，在军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中被广泛应用。当前，光电传感领域的发展可分为两大方向：原理性研究与应用开发。随着光电技术的逐渐成熟，对光电传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。
光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件3 部分组成。其基本原理是将被测量非电信号变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。目前存在的光学压力传感器一般采用光纤中间焊接微球方式，光路采用透过模式，采集光强的信息变化。但是在空间狭小，操作不便的特殊环境下，光路透射式的光学压力传感器优势不能充分发挥。
发明内容
本发明是针对现在光学压力传感器结构限制使用范围的问题，提出了一种反射式光学压力传感器，是通过分析反射光相对于输入光的变化情况获得检测单元所受压力的信息，与透射式光学压力传感器相比，反射式光学压力传感器操作方便，适应性强，精度更高。
本发明的技术方案为：一种反射式光学压力传感器，包括光源发射器、透镜、分束装置、第一光强探测器、第二光强探测器及检测单元，检测单元包括从上到下依次贴合的玻璃片、二氧化硅小球层、石榴石、用磁控溅射法在石榴石生长的铝薄膜及最后一层两端通电的石墨；
激光发射器输出的激光通过透镜聚焦输出再经分束装置分束，一束反射被第一光强探测器直接接收，另一束透射进入检测单元，入射光斜入射到检测单元的玻璃片上，穿透玻璃片后依次穿过二氧化硅小球层和石榴石后，被石榴石背面的铝薄膜反射，反射光再经过石榴石、二氧化硅小球层，从玻璃片输出，反射光输出后被第二光强测器接收；
检测单元的石墨通电电压的变化致使检测单元中的二氧化硅小球层受热发生形变从而引起检测单元反射光光强发生变化，通过比较两个光强探测器的前后光强变化关系即可获得压力参数。
所述激光发射器作为光源单元用于提供全偏振光，其波长300nm～1800nm。
所述二氧化硅小球层中二氧化硅小球的直径为10nm～10μm。
所述石榴石上的铝薄膜厚度为10nm～20μm。
所述检测单元入射光与反射光的夹角为10°至150°
本发明的有益效果在于：本发明反射式光学压力传感器，具有光路元件少系统简单，并且反应速度快，可靠性高，适应性强，操作简便，并且检测单元中的铝减少了透过检测单元的光大大地提高了传感器精度等优点。
附图说明
图1为本发明反射式光学压力传感器结构示意图。
具体实施方式
如图1所示反射式光学压力传感器装置结构示意图，包括光源发射器101；透镜102；分束装置103；第一光强探测器104；第二光强探测器105及检测单元200，检测单元200包括从上到下依次贴合的玻璃片201、二氧化硅小球层202、石榴石203、用磁控溅射法在石榴石生长的铝薄膜204及最后一层两端通电的石墨205。
激光发射器输出的激光通过透镜102聚焦输出再经分束装置103分束，一束反射被第一光强探测器104直接接收，另一束透射进入检测单元200，入射光斜入射到检测单元的玻璃片201上，穿透玻璃片201后依次穿过二氧化硅小球层202和石榴石203后，被石榴石203背面的铝薄膜204反射，反射光再经过石榴石203、二氧化硅小球层202，从玻璃片201输出，反射光输出后被第二光强测器105接收。检测单元200的石墨205通电，随着通电电压的变化致使检测单元200中的二氧化硅小球层202受热发生形变从而引起检测单元200反射光光强发生变化，通过比较两个光强探测器104、105的前后光强变化关系即可获得压力参数。
作为光源单元的激光发射器用于提供全偏振光，其波长300nm～1800nm，所述检测单元200入射光与反射光的夹角为10°至150°。
为了使传感器准确度更高，二氧化硅小球层202中二氧化硅小球的直径为10nm～10μm，根据检测压力大小决定所选直径大小。
为了使传感器精度更高，石榴石203上的铝薄膜204用磁控溅射法生成，其厚度为10nm-20μm。
反射式光学压力传感器具有具有光路元件少系统简单，结构新颖，并且反应速度快，精度高、可靠性高适应性强，操作简便等优点。
Claims (5)
1.一种反射式光学压力传感器，其特征在于，包括光源发射器、透镜、分束装置、第一光强探测器、第二光强探测器及检测单元，检测单元包括从上到下依次贴合的玻璃片、二氧化硅小球层、石榴石、用磁控溅射法在石榴石生长的铝薄膜及最后一层两端通电的石墨；
激光发射器输出的激光通过透镜聚焦输出再经分束装置分束，一束反射被第一光强探测器直接接收，另一束透射进入检测单元，入射光斜入射到检测单元的玻璃片上，穿透玻璃片后依次穿过二氧化硅小球层和石榴石后，被石榴石背面的铝薄膜反射，反射光再经过石榴石、二氧化硅小球层，从玻璃片输出，反射光输出后被第二光强测器接收；
检测单元的石墨通电电压的变化致使检测单元中的二氧化硅小球层受热发生形变从而引起检测单元反射光光强发生变化，通过比较两个光强探测器的前后光强变化关系即可获得压力参数。
2.根据权利要求1所述反射式光学压力传感器，其特征在于，所述激光发射器作为光源单元用于提供全偏振光，其波长300nm～1800nm。
3.根据权利要求1所述反射式光学压力传感器，其特征在于，所述二氧化硅小球层中二氧化硅小球的直径为10nm～10μm。
4.根据权利要求1所述反射式光学压力传感器，其特征在于，所述石榴石上的铝薄膜厚度为10nm～20μm。
5.根据权利要求1至4任意一项所述反射式光学压力传感器，其特征在于，所述检测单元入射光与反射光的夹角为10°至150°。
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