CN109945774A - 一种电介质腔的腔长测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电介质腔的腔长测量装置，所述电介质腔的腔长测量装置包括：传感器、解调装置；其中，所述传感器包括开放式空心同轴电缆‑法布里珀罗谐振腔、第一反射点、第二反射点、导体反射面、电介质腔；所述导体反射面能够发生移动或变形，导致所述电介质腔的腔长发生变化；所述第一反射点与所述第二反射点之间的距离受到所述第二反射点和所述导体反射面之间距离变化的影响；当所述第一反射点和所述第二反射点之间距离不变且所述第二反射点和所述导体反射面之间距离发生变化时，所述开放式空心同轴电缆‑法布里珀罗谐振腔的谐振频率会发生变化，基于所述谐振频率的变化量确定所述第二反射点和所述导体反射面之间的距离。

Description

一种电介质腔的腔长测量装置

技术领域

本申请涉及测量技术，尤其涉及一种基于微波原理测量电介质腔的腔长测量装置。

背景技术

测量技术依据测量对象具有多种类型，例如压强测量、位移测量、应变测量、倾斜角度测量以及力的测量等等，高精度的测量结果是测量技术追求的目标，为此，提出了基于开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔传感器。

开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔传感器利用两个强反射点，测量空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的腔长变化量，可以实现大量程高精度的测量。然而，空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔传感器的解调精度和对腔长的分辨率有待提高，所以不适合测量压强等基于应变或膜片挠度测量的传感器。此外，还有一个缺点就是空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔传感器采用的是触接式结构，会有一定的滑动摩擦力或滚动摩擦力，也会对灵敏度要求极高的传感器造成很大的误差。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供出了一种电介质腔的腔长测量装置，可以是接触式结构或非接触式结构，可以实现对电介质腔腔长的高精度测量。

本申请实施例提供的电介质腔的腔长测量装置，包括：传感器、解调装置；其中，

所述传感器包括开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔、第一反射点、第二反射点、导体反射面、电介质腔；其中，所述第一反射点设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第一位置处，所述第二反射点设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第二位置处，所述导体反射面设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第三位置处，所述第一反射点和所述第二反射点之间不发生相对移动，所述第一反射点和所述第二反射点的反射率大于等于预设阈值；所述第二反射点与所述导体反射面之间为电介质腔，所述电介质腔腔内的电介质是导体或绝缘体，是固体、液体或气体；所述导体反射面能够发生移动或变形，导致所述电介质腔的腔长发生变化；所述电介质腔的腔内介质的折射率可以发生变化，导致所述电介质腔的腔长发生变化；

所述解调装置与所述传感器相连，所述解调装置包括解调主板和同轴电缆，用于对所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内的微波信号进行分析，得到所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔长，其中，所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的腔长为所述第一反射点与所述第二反射点之间的距离，且该距离受到所述第二反射点和所述导体反射面之间距离变化的影响；当所述第一反射点和所述第二反射点之间距离不变且所述第二反射点和所述导体反射面之间距离发生变化时，所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率会发生变化，基于所述谐振频率的变化量确定所述第二反射点和所述导体反射面之间的距离，所述第二反射点和所述导体反射面之间距离为所述电介质腔的腔长。

在本申请的一种实施方式中，所述传感器还包括外壳、或者外壳加内杆，所述外壳为所述传感器的外导体，所述内杆为所述传感器的内导体；其中，

所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的一端连接至射频同轴电缆转接头，所述射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接至所述解调主板；或者，所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的一端直接连接至解调主板上；

所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的另一端，外壳端面与导体反射面之间用导体连接，内杆端面与导体反射面之间用绝缘体或电阻率大于等于预设阈值的导体连接，这种情况下，第二反射点是内杆导体区域的端面；或者，内杆端面与导体反射面之间用导体连接，外壳端面与导体反射面之间用绝缘体或电阻率大于等于预设阈值的导体连接，这种情况下，第二反射点是外壳导体区域的端面；或者，外壳和内杆端面与导体反射面之间均用绝缘体或电阻率大于等于预设阈值的导体连接且外壳和内杆的端面在同一断面上，这种情况下，第二反射点是外壳和内杆的端面；或者，外壳和内杆端面与导体反射面之间均用绝缘体或电阻率大于等于预设阈值的导体连接且外壳和内杆的端面不在同一断面上，这种情况下，第二反射点介于外壳端面和内杆端面之间。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置为反射式腔长测量装置，在所述反射式腔长测量装置中：

所述传感器的一端连接射频同轴电缆转接头，所述射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接所述解调主板；或者，所述传感器的一端直接连接在解调主板上，即传感器的一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；或者，所述解调主板直接连接在贯穿外壳壁的同轴射频转接头上，该同轴射频转接头有一段导体插入到外壳内部；

所述传感器的另一端为第二反射点和导体反射面。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置为透射式腔长测量装置，在所述透射式腔长测量装置中：

所述传感器的一端连接第一射频同轴电缆转接头，所述传感器的外壳壁连接第二射频同轴电缆转接头，所述解调主板的一端通过同轴电缆连接所述第一射频同轴电缆转接头，所述解调主板的另一端通过同轴电缆连接所述第二射频同轴电缆转接头；或者，

所述传感器的一端连接第一射频同轴电缆转接头，所述解调主板的一端通过同轴电缆连接所述第一射频同轴电缆转接头；所述传感器的外壳壁直接连接解调主板，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；或者，

所述传感器的一端直接连接在解调主板上，即传感器的一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述传感器的外壳壁连接第二射频同轴电缆转接头，所述第二射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接所述解调主板；或者，

所述传感器的一端直接连接在解调主板上，即传感器的一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述传感器的外壳壁上直接连接解调主板，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置为透射式腔长测量装置时，所述腔长测量装置至少具有以下模式：正反馈环路模式、无环路模式；其中，

在所述正反馈环路模式中，所述解调主板包括：定向耦合器、波形放大器、计频器/频谱仪；

在所述无环路模式中，所述解调主板为矢量网络分析仪、或微波发生源加标量网络分析仪、或微波时域反射仪、或解调频谱的解调电路板。

在本申请的一种实施方式中，所述正反馈环路模式包括：微波正反馈环路、基于光电振荡器的正反馈环路；其中，

在所述微波正反馈环路中，包括：同轴电缆环路、微波定向耦合器、微波放大器或者微波功率分离器，所述解调主板中的各器件通过同轴电缆环路连接；

在所述基于光电振荡器的正反馈环路中，包括：高速光电解调器、激光或发光二极管光源、光纤环路、光纤耦合器、微波放大器或者光学放大器、微波定向耦合器或者微波功率分离器，所述解调主板中的各器件通过光纤环路连接。

在本申请的一种实施方式中，所述传感器内具有：外壳或者外壳加内杆、导体反射面；其中，所述外壳由连续导体形成，所述内杆由连续导体形成，所述导体反射面由连续导体形成，所述连续导体为：单个导电零件、或者多个导电零件连接而成，或者绝缘体上的导体镀层，所述导电零件的材料为导电材料，所述导电材料至少包括：金属、非金属；非金属至少包括：石墨，或碳纤维，或导电陶瓷；

所述导体反射面的形状是实体结构，或者平面结构，或者曲面结构；所述导体反射面的形状是孔隙结构，或者圆形结构，或者长条形结构，或者多个导体拼接而成，或者导体和绝缘体拼接而成；所述导体反射面由单一导体材料构成，或者由不同种类的导体材料构成，或者由一部分导体材料和一部分绝缘体材料构成；所述导体反射面的导体区域是连续的或者非连续的；

所述导体反射面的摆放满足以下要求：要确保外壳和内杆的包络面沿着轴线方向扫掠出的柱体，与导体反射面所在区域有交集，其中，所述导体反射面与外壳和内杆的轴线垂直或者不垂直；所述导体反射面是平面或者是曲面；

所述导体反射面与第二反射点之间端面距离的变化，通过以下至少一种方式来实现：所述导体反射面的移动；所述导体反射面的变形；所述导体反射面与第二反射点之间的电介质的折射率发生改变；

所述导体反射面的尺寸大于等于外壳的直径，对外壳的端面形成全覆盖；或者，所述导体反射面尺寸小于外壳的直径。

在本申请的一种实施方式中，所述外壳的断面为闭合形状或者非闭合形状；

所述传感器包括外壳加内杆的情况下：

所述外壳包裹所述内杆，或者所述外壳不包裹所述内杆；

所述外壳和内杆是一个平面上的两条导体镀层，或者是空间上的两个导体平行杆；

所述外壳与所述内杆同轴，或者所述外壳与所述内杆不同轴。

在本申请的一种实施方式中，在所述第一反射点和所述第二反射点之间，以及所述外壳和所述内杆之间的开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内，填充的介质为以下之一：真空、气体、液体、固体；

在所述第二反射点与所述导体反射面之间的电介质腔腔内，填充的介质为以下之一：真空、气体、液体、固体。

在本申请的一种实施方式中，所述第一反射点和所述第二反射点设置在所述外壳和所述内杆之间；所述第二反射点是所述外壳或所述内杆的端面；或者，当所述外壳和所述内杆都不和所述导体反射面接触，且所述外壳和所述内杆的长度不同时，所述第二反射点介于所述外壳端面和所述内杆端面之间；其中，

所述绝缘体或电阻率大于等于预设阈值的导体是固体、液体或气体；对于所述第一反射点和所述第二反射点中的一个或两个反射点，反射点可以是导体或绝缘体，反射点与所述外壳和所述内杆满足如下位置关系：

反射点与外壳和内杆均用电阻率小于预设阈值的导体连接；或者，

反射点与外壳不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，反射点与内杆用电阻率小于预设阈值的导体连接；或者，

反射点与内杆不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，反射点与外壳用电阻率小于预设阈值的导体连接；或者，

反射点与外壳和内杆均不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接；

所述第二反射点和所述导体反射面满足如下位置关系：

外壳和内杆与导体反射面均不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，且外壳和内杆的导体区域的端面是同一个平面时，第二反射点为外壳和内杆的共同端面；或者，

外壳和内杆与导体反射面均不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，且外壳和内杆的导体区域的端面不是同一个平面时，第二反射点为外壳端面和内杆端面之间的一个点；或者，

外壳与导体反射面用电阻率小于预设阈值的导体连接，且内杆与导体反射面不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接时，第二反射点为内杆的端面；或者，

外壳与导体反射面不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，且内杆与导体反射面用电阻率小于预设阈值的导体连接时，第二反射点为外壳的端面。

在本申请的一种实施方式中，在反射式腔长测量装置中：

所述传感器包括外壳加内杆时，所述外壳和所述内杆的第一端均与所述射频同轴电缆转接头连接，所述射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接所述解调主板；或者所述外壳和所述内杆的第一端直接与解调主板连接，即外壳和内杆的第一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述第一反射点和所述第二反射点至少有一部分设置在所述外壳加内杆的包络范围之内；

所述传感器只有外壳且没有内杆时，所述外壳的第一端与所述射频同轴电缆转接头连接，所述射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接所述解调主板；或者外壳的第一端直接与解调主板连接，即外壳的第一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述第一反射点和所述第二反射点设置在所述外壳的包络范围之内。

在本申请的一种实施方式中，在透射式腔长测量装置中，所述腔长测量装置至少具有以下模式：正反馈环路模式、无环路模式：

所述传感器包括外壳和内杆时，所述外壳和所述内杆的第一端均与第一射频同轴电缆转接头连接，所述第一射频同轴电缆转接头通过第一同轴电缆连接到解调主板上；或者所述外壳和所述内杆的第一端均直接与解调主板连接，即外壳和内杆的第一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述外壳壁与第二射频同轴电缆转接头连接，所述第二射频同轴电缆转接头通过第二同轴电缆连接到解调主板上；或者所述外壳壁直接与解调主板连接，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述第一反射点和所述第二反射点至少有一部分设置在所述外壳加内杆的包络范围之内；

所述传感器只有外壳且没有内杆时，所述外壳的第一端与第一射频同轴电缆转接头连接，所述第一射频同轴电缆转接头通过第一同轴电缆连接到解调主板上；或者所述外壳的第一端直接与解调主板连接，即外壳的第一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述外壳壁与第二射频同轴电缆转接头连接，所述第二射频同轴电缆转接头通过第二同轴电缆连接到解调主板上；或者所述外壳壁直接与解调主板连接，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述第一反射点和所述第二反射点至少有一部分设置在所述外壳的包络范围之内；

其中，所述第二射频同轴电缆转接头设置在所述第一反射点和所述第二反射点之间。

在本申请的一种实施方式中，所述第一反射点为导体，且与所述内杆和所述外壳均连接，使所述内杆和所述外壳之间短路；所述第二反射点为所述外壳或所述内杆的端面；

当所述外壳为闭合形状时，所述外壳内部形状是圆形或矩形，所述内杆断面也是圆形或矩形，所述第一反射点在所述外壳和所述内杆之间构成短路，所述第二反射点是所述外壳或所述内杆端面断开形成的高反射；

所述第一反射点是一个尺寸小于预设面积的断面，至少可以通过一根或多根圆杆或者方杆垂直于传感器内杆的轴线方向放置，或者在外壳和内杆之间固定一个有一定透射率的多孔结构，所述第一反射点覆盖所述外壳和所述内杆之间区域的面积小于所述外壳和所述内杆之间包络面积；所述第一反射点对所述外壳和所述内杆构成短路，或者所述外壳和所述内杆之间连接件的电阻大于等于预设阈值，或者所述外壳和内杆之间无连接件；所述第二反射点是外壳端面，或内杆端面，或外壳导体区域的端面和内杆导体区域的端面之间的一个点；所述导体反射面与所述外壳和所述内杆不同时用电阻率小于预设阈值的导体连接；

所述第一反射点和所述第二反射点的位置固定，通过改变所述导体反射面到第二反射点之间的距离，能够实现对位移、或应变、或压强、或角度、或液位、或流速的测量；其中，通过以下至少一种方式改变所述导体反射面到所述第二反射点之间的距离：所述导体反射面的移动，所述导体反射面的变形，所述导体反射面和第二反射点之间的介质的折射率的改变。

在本申请的一种实施方式中，通过改变所述内杆断面形状和尺寸来调节反射率，可去掉在所述外壳和所述内杆之间添加的第一反射点，将射频同轴电缆转接头与所述外壳和所述内杆连接处作为第一反射点；其中，将射频同轴电缆转接头与所述外壳和所述内杆连接处作为第一反射点时，所述内杆直径与所述外壳内径比值介于0到1之间；或者，

将第一反射点设置在所述外壳和所述内杆连接射频同轴电缆转接头的位置；或者，将第一反射点设置在所述外壳和所述内杆连接解调频谱的解调电路板的位置，其中，外壳和内杆的第一端面直接连接解调电路板，或者外壳和内杆的第一端面通过射频同轴电缆转接头连接解调电路板。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于压强传感器中；

外壳和内杆一端连接解调装置；外壳的另一端连接膜片，连接材料是导体或者是绝缘体，膜片是导体或者膜片的第一侧面有导体镀膜；第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳或内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点；膜片靠近外壳和内杆的第一侧面为导体反射面；内杆端面与膜片的第一侧面不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，第二反射点与导体反射面之间的空间为电介质腔；膜片的第二侧面是受压的一面，且膜片与内杆的端面之间有一定距离，处于非接触状态，或使用电阻率小于预设阈值的液体或固体填充，即电介质腔的腔内是气体、液体或固体；当压强发生改变时，膜片挠度发生变化，第二反射点到膜片的第一侧面之间的距离会发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，从而改变开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔长，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定电介质腔的腔长变化量，从而确定压强的大小；膜片变形后，第一侧面由平面变成曲面，其中，膜片的挠度变化量受到膜片各个点挠度的影响，膜片的挠度变化量介于最小挠度和最大挠度之间；

其中，通过以下几种方式能够增大压强传感器的灵敏度：一是减少膜片的第一侧面与第二反射点之间的初始距离；二是减小膜片厚度；三是增大膜片直径，加大外壳端面处的内径和外径，在扩径结构的端面外圈连接直径大于等于外壳直径的膜片，膜片的外圈与扩径结构的端面密封连接。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于压强传感器中；

外壳和内杆一端连接解调装置；外壳和内杆的另一端是切断的端面，不连接任何物体；第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳或内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点；采用波登管测量压强，波登管的端面或管上的一点会产生一定的移动量；针对波登管上A点的移动，在A点固定连接一个导体反射面，该导体反射面为刚体，导体反射面的法线平行于压强改变后波登管在A点处的移动方向；导体反射面与外壳和内杆的端面均不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，并有一定距离；导体反射面与第二反射点之间的空间为电介质腔；导体反射面的法线平行于外壳和内杆的轴线；

将电介质腔的腔长测量装置和波登管基座固定到一个刚性物体上，腔长测量装置和波登管基座不发生相对移动；由于导体反射面的法线、外壳和内杆的轴线、以及A点的移动方向均平行，所以当压强发生改变时，波登管上A点会发生移动，带动导体反射面发生移动，导致导体反射面到第二反射点之间的距离发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，从而改变开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定电介质腔的腔长变化量，从而确定压强的大小；所述波登管的类型至少包括C型波登管、或C型组合波登管、或螺旋型波登管、或麻花型波登管、或圆形波登管。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于加速度传感器中；

外壳和内杆一端连接解调装置；外壳的另一端连接带有一定刚度的结构，所述结构至少包括膜片或梁，连接材料是导体或者是绝缘体；第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳或内杆的端面，第一反射和第二反射点均为固定点；膜片或梁靠近外壳和内杆的第一侧面为导体反射面；内杆端面与膜片或梁的第一侧面无导体连接，有一定距离；膜片或梁第二侧面中心处固定有一个质量为m的质量块，质量块在加速度为a的情况下，会对膜片或梁产生力F，F＝ma，使得膜片或梁的中心点挠度发生变化，从而使得导体反射面到第二反射点之间的距离发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，最终使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定电介质腔的腔长变化量，从而确定加速度的大小；

膜片的直径或梁的长度与外壳的外径或外壳端面扩径区域的外径相等，增大膜片厚度或梁的刚度，减小质量块的重量，加速度传感器的灵敏度会降低，适合大量程加速度的测量；扩大膜片直径或增大梁的长度，减小膜片厚度或梁的刚度，增加质量块的重量，加速度传感器的灵敏度会增大，适合小量程加速度的测量；当增大膜片直径时，可采用外壳端面加上一个扩径结构来实现，所述扩径结构至少包括喇叭口或扩大直径的导体，膜片的外圈与扩径结构的端面密封连接；当增加梁的长度时，外壳端面要沿着直径方向，向两边分别增加一个悬臂支撑，两个支撑的端面用来作为梁的两个支点，采用连接件进行连接，两端采用刚性连接或者做成两端铰接的简支梁；或者做成悬臂梁，悬臂梁端面固定有质量块，质量块靠近外壳和内杆端面的一侧是导体反射面。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于流速传感器中，所述流速传感器为第一种流速传感器或第二种流速传感器；

在第一种流速传感器中，使用压强传感器进行改装，利用不同流速产生的压强不同，通过测量压强的大小得到流速；所述流速传感器至少包括板孔流速传感器、或U型管压差流速传感器；在流体从左到右运动的情况下，在所述压强传感器旁边固定挡板，使流体冲击到挡板时产生附加压强，利用挡板左边固定的压强传感器测出所述挡板左边的附加压强，通过附加压强的大小确定流速；

在第二种流速传感器中，第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳或内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点；流速不同，则对插入流体中的探杆端面探头的推力不同，使得探头移动距离发生变化，且探杆上的一点会绕着铰发生转动，所述铰通过连接零件固定到传感器的外壳上，探杆的另一端连接导体反射面，所述导体反射面和内杆端面之间不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接；其中，在第二种流速传感器的第一种结构中：导体反射面和外壳之间由弹性材料连接，弹性材料是导体或者是绝缘体；测量时，探头的移动会带动探杆发生转动，从而带动探杆另一头发生反向移动，带动导体反射面发生移动，导致导体反射面和外壳之间的弹性材料发生拉伸或压缩，从而改变了导体反射面到第二反射点之间的距离，即改变了电介质腔的腔长；其中，流速越大，对探头产生的推力越大，柔性导体材料的拉伸或压缩量也会越大，电介质腔的腔长变化量也越大，从而使得同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量也越大；在第二种流速传感器的第二种结构中：外壳连接膜片，第二反射点是内杆端面，导体反射面的载体是膜片，流体推动探头产生的力带动探杆另一头发生反向移动，通过连接第二反射点载体的带铰零件挤压膜片的中心点，使膜片的挠度发生变化，电介质腔的腔长发生变化，从而使得同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化；所述第一种结构和所述第二种结构均通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定电介质腔的腔长变化量，从而确定流速的大小。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于测力计中，所述测力计为第一种测力计或第二种测力计；

第一种测力计，是利用外壳端面梁或膜片的刚度和挠度做出的测力计；外壳和内杆一端连接解调装置；外壳的另一端连接有带有一定刚度的结构，所述结构至少包括膜片或梁，连接材料是导体或者是绝缘体；第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳或内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点，所以第二反射点到导体反射面之间的距离变化量等于第一反射点到导体反射面之间的距离变化量；膜片或梁靠近外壳和内杆的第一侧面为导体反射面；内杆端面与膜片或梁的第一侧面之间的电介质腔无导体连接，有一定距离；当膜片或梁的中心点受到作用力F时，膜片或梁的中心点挠度发生变化，从而使得导体反射面到第二反射点之间的距离发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，最终使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定电介质腔的腔长变化量，从而确定力的大小；

第二种测力计，是利用外壳的刚度和变形做出的测力计；外壳和内杆一端连接解调装置；外壳的另一端连接一个导体反射面，导体反射面的载体的厚度大于等于预设阈值；第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点，所以第二反射点到导体反射面之间的距离变化量等于第一反射点到导体反射面之间的距离变化量；导体反射面与外壳固定且不和内杆接触，第二反射点与导体反射面之间有一定的距离；当导体反射面的载体受到拉力或压力时，外壳会发生拉伸或压缩，外壳材料的弹性为E，净面积为A，从第一反射点到导体反射面之间的距离为L，受力后，开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，基于开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长的变化量，确定导体反射面到内杆端面之间的距离的变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd，求出的作用力为F＝EA·Δd/L。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于应变计中；

所述传感器内具有第一反射点、第二反射点、导体反射面，第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳或内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点；其中，所述第一反射点处的外壳外部固定凸起的结构作为第一固定点，所述导体反射面处的外壳外部固定凸起的结构作为第二固定点，所述第一固定点和所述第二固定点之间的距离为L；所述第二反射点为内杆的端面，距离导体反射面有一定距离，第二反射点与导体反射面之间不接触，中间是电介质腔，或者，在第二反射点和导体反射面之间的电介质腔腔内填充固体或液体；外壳和内杆的一端或外壳的外壳壁上连接解调装置；外壳分段，由两段导体材料构成，两段导体材料之间采用嵌套结构或导体波纹管连接，或者，外壳不分段，应变发生变化时，外壳材料发生拉伸或压缩；内杆是一个刚体，不分段，第二反射点为内杆端面；

通过所述第一固定点和所述第二固定点能够将所述应变计固定到待检测的物体上或者埋入待检测的介质中，所述待检测的物体或介质发生应变时能够带动所述第一固定点和所述第二固定点发生相对移动，从而带动第一反射点和导体反射面之间发生相对位移Δd，由于第一反射点和第二反射点之间的距离固定，第一反射点和导体反射面之间发生的相对位移等于第二反射点和导体反射面之间发生的相对位移，即电介质腔的腔长发生变化，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量可求出电介质腔的腔长变化量Δd，从而得到应变的大小为ε＝Δd/L。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于单向倾斜仪中；采用一个测量电介质腔的腔长测量装置做成单向倾斜仪；

所述传感器内具有第一反射点、第二反射点、导体反射面，第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳和内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点；外壳上固定有支架，用来悬挂柔性绳或两端铰接的弹性杆，重物悬挂在柔性绳或两端铰接的弹性杆的下方；重物靠近外壳和内杆端面的第一端面为导体材料制作的导体反射面；当被测物体带动倾斜仪发生倾斜时，支架和第二反射点会随着被测物体发生倾斜，导体反射面和重物则在重力作用下保持原状态或仅发生转动，因此导体反射面和重物会相对第二反射点发生移动，从而使得导体反射面到第二反射点之间的距离发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，最终使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，通过谐振频率/谐振腔腔长变化量确定倾斜角度的大小；

导体反射面与第二反射点对应的端面平行放置时，以下第一种工况采用两根或更多等长柔性绳或两端铰接的弹性杆悬挂重物，当这些等长柔性绳或两端铰接的弹性杆在支架上的固定点的连线不垂直于外壳和内杆的轴线时，倾斜角度改变后，导体反射面与第二反射点对应的端面始终平行；以下第二种工况采用前后放置的两根等长柔性绳悬挂重物，两根柔性绳与支架和重物的四个固定点构成的平面垂直于外壳和内杆的轴线，或两端刚接的弹性杆悬挂重物，倾斜角度改变后，导体反射面与第二反射点对应的端面之间的夹角会发生变化；

第一种工况：将所述倾斜仪固定到被测物体上，使用两根平行且等长的左右放置的柔性绳或两端铰接的弹性杆，柔性绳或弹性杆与支架和重物的四个连接点构成的平面平行于外壳和内杆的轴线；弹性杆与支架和重物均采用铰接连接，柔性绳或两端铰接的弹性杆的长度为L，当所述倾斜仪的倾斜角度在所述两根柔性绳或两端铰接的弹性杆构成的平面上发生变化时，导体反射面始终平行于外壳和内杆的端面，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定第二反射点与导体反射面之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd，从而得到倾斜角度的变化量为Δθ＝arcsin(Δd/L)；

第二种工况：将所述倾斜仪固定到被测物体上，采用前后放置的两根等长柔性绳或两端铰接的弹性杆悬挂重物，两根柔性绳或弹性杆与直接和重物的四个固定点构成的平面垂直于外壳和内杆的轴线；或采用两端刚接的弹性杆，弹性杆数量可以是一根弹性杆，或两根弹性杆，或多根弹性杆，弹性杆的两端与支架和重物刚性连接，柔性绳或两端刚接的弹性杆长度为L，当所述倾斜仪的倾斜角度发生变化时，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔第二反射点与导体反射面之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd，需要通过标定得到距离变化量Δd与倾斜角度变化量Δθ之间的关系。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于双向倾斜仪中；

采用两个不平行且水平放置的电介质腔的腔长测量装置，分别刚性固定到倾斜仪的顶板、底面或侧壁上；两个腔长测量装置，外壳和内杆在同一个端面上，该端面作为第二反射点；以下第一种工况，顶板固定有至少三根平行且等长的柔性绳或两端铰接的弹性杆，且柔性绳或两端铰接的弹性杆与顶板或重物的所有固定点不在一条直线上，此时电介质腔的腔长变化量只与绳长/杆长和倾角有关，与绳或杆的数量以及位置无关；柔性绳或两端铰接的弹性杆底部悬挂重物，且重物上有与柔性绳或两端铰接的弹性杆平行的竖直面，这两个竖直面分别作为两个腔长测量装置的导体反射面，由导体材料制作；以下第二种工况，使用一根或多根弹性杆刚性连接顶板和重物，且重物上的两个导体反射面不平行；

第一种工况：使用平行且等长柔性绳或两端铰接的弹性杆连接顶板和重物，将所述倾斜仪固定到被测物体上，使用三根平行且等长的柔性绳或两端铰接的弹性杆，即三根柔性绳或两端铰接的弹性杆分别与顶板和重物连接的三个点构成的两个三角形全等，柔性绳或两端铰接的弹性杆长度为L；当所述三根柔性绳或两端铰接的弹性杆与顶板的三个交点不在一条直线上时，两个倾斜方向分别为绕X轴倾斜和绕Y轴倾斜；三根绳下方悬挂有一个重物，作为导体反射面的两个面的法线分别为X轴和Y轴；两个电介质腔的腔长测量装置的轴线分别垂直于这两个导体反射面，两个腔长测量装置的外壳和内杆的端面与这两个导体反射面保持一定的距离；当倾斜仪绕着X轴和Y轴均发生倾斜后，两个腔长测量装置的第二反射点到导体反射面之间的距离发生变化，使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，可求出两个腔长测量装置的第二反射点到导体反射面之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量分别为Δd₁和Δd₂；通过第一个腔长测量装置的第二反射点到导体反射面之间的距离变化量Δd₁和绳长L的大小，可确定出倾斜仪绕X轴的倾斜角度变化量Δθ₁＝arcsin(Δd₁/L)；通过第二个腔长测量装置的第二反射点到导体反射面之间的电介质腔的腔长变化量Δd₂和绳长L的大小，可确定出倾斜仪绕Y轴的倾斜角度变化量Δθ₂＝arcsin(Δd₂/L)；只要柔性绳或两端铰接的弹性杆的数量大于等于3根，所有柔性绳或两端铰接的弹性杆都等长且平行放置，且所有柔性绳或两端铰接的弹性杆与顶板的固定点的连线不在一条直线上，两个方向的倾斜角度均可使用该工况的计算方法求得；其中，当使用三个或以上与顶板固定点不在一条直线上的平行且等长的弹性杆铰接连接顶板和重物时，计算方法同所述第一种工况；

第二种工况：使用弹性杆刚性连接顶板和重物，将所述倾斜仪固定到被测物体上，使用一根弹性杆，或两根弹性杆，或三根以上弹性杆，弹性杆长度均为L，弹性杆与顶板和重物刚性连接；当倾斜仪绕着X轴和Y轴均发生倾斜后，通过两个腔长测量装置的谐振频率/谐振腔腔长变化量可求出第二反射点与导体反射面之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₁和Δd₂，需要通过标定得到两个介质腔的腔长变化量Δd₁、Δd₂与倾斜角度变化量Δθ₁、Δθ₂之间的关系。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于单向倾斜仪中；

使用两个压强传感器做成单向倾斜仪，所述倾斜仪包括一个固定到被测物体上的密闭容器，所述密闭容器的底部有一定深度的液体，所述倾斜仪利用两个压强传感器的压强差值来确定倾斜角度，这样可以消除温度的影响，无需温度补偿；

当两个压强传感器刚性固定到容器内部的顶板、底板或侧面时，两个压强传感器随着被测物体的倾斜发生转动；两个压强传感器左右放置，两个压强传感器轴线平行且两条轴线的平行间距为d；外壳和内杆的端面在下方，两个测压膜片或波登管端面膜片浸入液体中，并且距离容器底部相等；当被测物体带动密闭容器在两个压强传感器的轴线构成的平面内发生倾斜时，两个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化；又由于两个压强传感器的轴线始终平行，所以两个压强传感器的轴线间距随着倾斜角度的变化也会发生变化；通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₁和ΔL₂，最终得到倾斜角度的变化量为Δθ＝arctan[(ΔL₂-ΔL₁)/d]；

当两个左右放置的压强传感器的顶部通过柔性绳或两端铰接的弹性杆连接到容器内部的顶板时，两个固定点之间的间距是d，在重力作用下，两个压强传感器的轴线始终竖直，不随着被测物体的倾斜发生转动；外壳和内杆的端面在下方，两个测压膜片或波登管端面膜片浸入液体中，并且距离容器底部相等；当被测物体带动密闭容器在两个压强传感器的轴线构成的平面内发生倾斜时，两个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₁和ΔL₂，最终得到倾斜角度的度变化量为Δθ＝arcsin[(ΔL₂-ΔL₁)/d]。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于双向倾斜仪中；

使用三个压强传感器做成双向倾斜仪，所述倾斜仪包括一个固定到被测物体上的密闭容器，所述密闭容器的底部有一定深度的液体，所述倾斜后利用三个压强传感器的压强差值来确定倾斜角度，这样可以消除温度的影响，无需温度补偿；

当三个压强传感器刚性固定到容器内部时，三个压强传感器随着被测物体的倾斜发生转动；三个压强传感器的轴线与水平面的三个交点不在一条直线上；所述密闭容器的底部装有液体，所述三个压强传感器测压膜片或波登管端面膜片浸入液体中，并且距离容器底部相等；当所述三个压强传感器的轴线与水平面的三个交点构成一个直角三角形时，两个直角边分别是倾斜方向的X轴和Y轴；第一个压强传感器和第二个压强传感器轴线的平行间距为d₁，第二个压强传感器和第三个压强传感器之间轴线的平行间距为d₂；当倾斜仪绕着X轴和Y轴均发生倾斜后，第一个压强传感器和第二个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₁和ΔL₂，再根据平行间距d₁的大小，可以确定出倾斜仪绕X轴的倾斜角度变化量为Δθ₁＝arctan[(ΔL₂-ΔL₁)/d₁]；第二个压强传感器和第三个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₂和ΔL₃，再根据平行间距d₂的大小，可以确定出倾斜仪绕Y轴的倾斜角度变化量为Δθ₂＝arctan[(ΔL₃-ΔL₂)/d₂]；

当三个压强传感器顶部通过柔性绳或两端铰接的弹性杆连接到容器内部的顶板时，在重力作用下，三个压强传感器的轴线始终竖直，不随着被测物体的倾斜发生转动；三个压强传感器的轴线与水平面的三个交点不在一条直线上；所述密闭容器的底部装有液体，所述三个压强传感器测压膜片或波登管端面膜片浸入液体中，并且距离容器底部相等；当所述三个压强传感器的轴线与顶板的三个交点构成一个直角三角形时，两个直角边分别是倾斜方向的X轴和Y轴；第一个压强传感器和第二个压强传感器轴线的平行间距为d₁，第二个压强传感器和第三个压强传感器之间轴线的平行间距为d₂；当倾斜仪绕着X轴和Y轴均发生倾斜后，第一个压强传感器和第二个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₁和ΔL₂，再根据平行间距d₁的大小，可以确定出倾斜仪绕X轴的倾斜角度变化量Δθ₁＝arcsin[(ΔL₂-ΔL₁)/d₁]；第二个压强传感器和第三个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₂和ΔL₃，再根据平行间距d₂的大小，可以确定出倾斜仪绕Y轴的倾斜角度变化量Δθ₂＝arcsin[(ΔL₃-ΔL₂)/d₂]。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于滑移计中；

使用两个电介质腔的腔长测量装置做成测量单向水平滑移量以及纵向分离量的滑移计；针对介质A相当于介质B在轴向和法向的相对位移，其中，介质A与滑移计载体固定，介质B与双斜面载体固定；两个腔长测量装置分别为第一腔长测量装置和第二腔长测量装置，每个腔长测量装置的外壳和内杆导体区域的端面在一个平面上，该平面为第二反射点所在的平面，而且该平面平行于导体反射面；两个斜孔是固定到介质A上的滑移计载体的两个斜孔，分别通过并固定第一腔长测量装置和第二腔长测量装置的外壳，两个斜孔的轴线垂直于两个斜面；所述双斜面是固定到介质B上的双斜面载体的两个导体材料做成的斜面，分别为第一斜面和第二斜面，双斜面的两个斜面分别为第一腔长测量装置和第二腔长测量装置对应的第一导体反射面和第二导体反射面；

所述滑移计载体固定在介质A上，第一腔长测量装置的外壳固定在滑移计载体的第一斜孔内，第二腔长测量装置的外壳固定在滑移计载体的第二斜孔内，所述第一腔长测量装置外壳和内杆的端面正对且平行于第一斜面，所述第二腔长测量装置外壳和内杆的端面正对且平行于第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面为双斜面载体的两个斜面，所述双斜面载体固定在介质B上；所述两个斜面的法向量构成的二阶矩阵的秩等于2，其中，所述第一斜面的法向量为(l₁,n₁)^T，第二斜面的法向量为(l₂,n₂)^T，所述两个斜面相对于水平面的倾斜角度θ₁和θ₂在-90°到90°之间；

所述第一腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点到第一导体反射面的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₁，所述第二腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点到第二导体反射面的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₂；两个距离变化量，即电介质腔的腔长变化量Δd₁和Δd₂，均可通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长得到；通过所述两个电介质腔的腔长变化量和两个斜面的法向量，能够得到所述介质A相对于所述介质B的水平滑移量Δx和纵向分离量Δz：

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于滑移计中；

使用三个电介质腔的腔长测量装置做成测量双向水平滑移量以及纵向分离量的滑移计；针对介质A相当于介质B在平面两个方向以及法向的相对位移，其中，介质A与滑移计载体固定，介质B与三斜面载体固定；三个腔长测量装置分别为第一腔长测量装置、第二腔长测量装置和第三腔长测量装置，每个腔长测量装置的外壳和内杆导体区域的端面在一个平面上，该平面为第二反射点所在的平面，而且该平面平行于导体反射面；三个斜孔是固定到介质A上的滑移计载体的三个斜孔，分别通过并固定第一腔长测量装置、第二腔长测量装置和第三腔长测量装置的外壳，三个斜孔的轴线垂直于三个斜面；所述三个斜面是固定到介质B上的三斜面载体上的三个导体材料做成的斜面，分别为第一斜面、第二斜面和第三斜面，三斜面的三个斜面分别为第一腔长测量装置、第二腔长测量装置和第三腔长测量装置对应的第一导体反射面、第二导体反射面和第三导体反射面；

所述滑移计载体固定在介质A上，第一腔长测量装置的外壳固定在滑移计载体的第一斜孔内，第二腔长测量装置的外壳固定在滑移计载体的第二斜孔内，第三腔长测量装置的外壳固定在滑移计载体的第三斜孔内，所述第一腔长测量装置外壳和内杆的端面正对且平行于第一斜面，所述第二腔长测量装置外壳和内杆的端面正对且平行于第二斜面，所述第三腔长测量装置外壳和内杆的端面正对且平行于第三斜面，所述第一斜面、所述第二斜面与所述第三斜面为三斜面载体的三个斜面，所述三斜面载体固定在介质B上；所述三个斜面的法向量构成的三阶矩阵的秩等于3，其中，所述第一斜面的法向量为(l₁,m₁,n₁)^T，第二斜面的法向量为(l₂,m₂,n₂)^T，第三斜面的法向量为(l₃,m₃,n₃)^T，所述三个斜面相对于水平面的倾斜角度θ₁、θ₂和θ₃在-90°到90°之间；

所述第一腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点到第一导体反射面的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₁，所述第二腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点到第二导体反射面的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₂，所述第三腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点到第三导体反射面的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₃；三个距离变化量，即电介质腔的腔长变化量Δd₁、Δd₂和Δd₃，均可通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长得到；通过所述三个电介质腔的腔长变化量和三个斜面的法向量，能够得到所述第一物体相对于所述第二物体的水平滑移量Δx、Δy和纵向分离量Δz：

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于基于弹簧和膜片的位移传感器中；

所述位移传感器通过弹簧和膜片，将较大的位移变化量转换成较小的膜片挠度变化量；膜片靠近电介质腔的腔长测量装置的一侧为导体反射面；使用测量第二反射点到导体反射面距离的电介质腔的腔长测量装置做成位移传感器，腔长测量装置外壳和内杆的左端面连接解调装置，右端面为第二反射点，第二反射点的右边一定距离处放有膜片，膜片和外壳内杆的轴线重合，膜片的左端面为导体反射面；膜片的右端面连接有一个顶着膜片中心点的推杆，推杆的右边有支挡结构，支挡结构的右边是弹簧，弹簧右边是带有一个支挡结构的探杆；

当位移发生变化时，探杆移动，弹簧的压缩量发生变化，弹力发生变化，通过推杆使得作用到膜片上的力发生变化，最终使得膜片的挠度发生变化，从而使得导体反射面到第二反射点之间的距离发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，最终使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，通过标定可以得到谐振频率/谐振腔腔长和位移之间的关系；

当外壳端面有扩口时，可以通过加大膜片的直径来增加位移传感器的灵敏度。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于基于斜面结构的位移传感器中；

使用斜面作为导体反射面，腔长测量装置的外壳和内杆的轴线垂直于斜面；斜面与位移计所测量的水平位移方向之间有一个夹角θ，θ的范围是-90°到90°之间，即斜面可以向左倾斜，也可以向右倾斜，位移计的轴线始终垂直于斜面，位移计的量程越大，θ越小；当位移发生变化时，斜面将水平方向较大的位移变化量，变成斜面在斜面法线方向较小的移动量；使用测量第二反射点到导体反射面之间距离的电介质腔的腔长测量装置做成位移传感器，腔长测量装置的外壳和内杆导体区域的端面在一个平面上，该平面为第二反射点所在的平面，而且该平面平行于导体反射面，即腔长测量装置的轴线平行于斜面的法线；斜面为导体反射面；

斜面的倾斜角度是已知量θ，当位移计探杆的水平位移量为w时，开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，从而得到腔长测量装置第二反射点到导体反射面的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd＝w·sinθ；通过谐振频率/谐振腔腔长的变化量可确定第二反射点到导体反射面之间电介质腔的腔长变化量Δd的大小，从而确定位移的大小；在电介质腔的腔长的最大值和最小值不变的情况下，通过减小斜面斜率的方法增大位移传感器的量程。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于基于折叠杠杆结构的位移传感器中；

折叠杠杆折数较少的一侧折叠的端面固定有导体反射面，能够将轴线方向较大的位移变化量，变成导体反射面在轴线方向较小的移动量；使用测量第二反射点到导体反射面距离的电介质腔的腔长测量装置做成位移传感器，从左往右依次是解调装置、电介质腔的腔长测量装置、M个折叠、折叠的固定点、N个折叠和探杆；腔长测量装置的外壳和内杆导体区域的端面在一个平面上，该平面为第二反射点所在的平面，而且该平面平行于导体反射面，即腔长测量装置的轴线垂直于导体反射面，腔长测量装置的轴线和折叠端面探杆的运动方向相同；

通过折叠杠杆结构对位移进行折减；折叠杠杆有多个转轴，折叠杠杆结构的固定点靠近导体反射面，固定点到导体反射面之间有M个折叠，固定点到位移传感器探头之间有N个折叠；固定点到位移传感器探头之间的每一个折叠的长度的一半为L；固定点到导体反射面之间的每一个折叠的长度的一半为a；如果右边的探杆移动的位移量为w，那么，第二反射点到导体反射面之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量Δd为：

通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的腔长变化量可确定第二反射点到导体反射面之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd，由于第二反射点到导体反射面之间，电介质腔的腔长变化范围有限，所以位移传感器的量程越大，Na与ML的比值越小；位移变化量和电介质腔的腔长变化量始终成正比。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于基于齿轮和齿条结构的位移传感器中；

齿轮和齿条结构由以下至少一种机械结构组成：齿轮、双层齿轮、齿条、蜗杆，所述齿轮和齿条结构将较大的位移变化量进行折减，使得第二反射点到导体反射面之间的距离发生较小的变化，其变化量为Δd，即电介质腔的腔长变化量为Δd；位移变化量和Δd始终成正比；电介质腔的腔长测量装置的外壳和内杆导体区域的端面在一个平面上，该平面为第二反射点所在的平面，而且该平面平行于导体反射面，即腔长测量装置的轴线垂直于导体反射面；

位移传感器的探杆带有第一齿条，位移发生变化时，带动第一齿条移动，第一齿条对接双层齿轮上的大直径齿轮，双层齿轮上的小直径齿轮对接第二齿条，第二齿条的端面固定有导体反射面，导体反射面的轴线与腔长测量装置外壳和内杆的轴线平行，且腔长测量装置固定到基板上；探杆的位移发生较大变化时，通过双层齿轮进行位移折减，使得带有导体反射面的第二齿条发生较小的位移变化，即第二反射点到导体反射面之间的距离发生较小的变化，变化量为Δd；通过标定，可以得到位移变化量与Δd之间的线性关系式；如果位移传感器的量程较大，一个双层齿轮对位移的折减不够，可通过多个双层齿轮的组合对位移进行折减；或者，

位移传感器的探杆带有第一齿条，位移发生变化时，带动第一齿条移动，第一齿条对接带有蜗杆的第一齿轮，第一齿轮和蜗杆共用一个转轴，第一齿轮转动带动蜗杆转动；蜗杆对接第二齿轮，较大的位移通过蜗杆进行折减，带动第二齿轮发生较小转动；第二齿轮对接第二齿条，第二齿条的端面是导体反射面，导体反射面的轴线与腔长测量装置外壳和内杆的轴线平行，且腔长测量装置固定到基板上；通过标定，可得到位移量与电介质腔的腔长变化量Δd之间的线性关系式。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于折射率传感器中，所述折射率传感器为第一种折射率传感器或第二种折射率传感器；

在第一种折射率传感器中，电介质腔的腔长测量装置的外壳和内杆在左，导体反射面在右，每个腔长测量装置的内杆导体区域的右端面作为第二反射点，内杆导体区域的端面和导体反射面之间不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接；外壳导体区域的端面和内杆端面是同一个平面，或者外壳导体区域的端面在内杆端面的右边，外壳和导体反射面之间用导体连接或者用绝缘体连接或者不连接；导体反射面在第二反射点的右端，第二反射点所在的平面平行于导体反射面，第二反射点和导体反射面之间的几何距离d保持不变，即电介质腔的几何腔长d保持不变；第二反射点左端的外壳和内杆之间带有密封结构，使得待测折射率的液体或固体或气体均填充在第二反射点所在平面与导体反射面之间；因为填充物的折射率不同，所以会导致放入填充物前后，测出的电介质腔的实际腔长发生变化，该腔长大小d'与折射率的大小有关，从而导致开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，通过谐振频率/谐振腔腔长的大小，可以确定第二反射点和导体反射面之间的距离d'，即放入填充物后，电介质腔的腔长为d'，通过d和d'的比值可以得到填充的液体或固体或气体的折射率；外壳和导体反射面之间部分连接或全部连接，导体反射面的结构至少包括多孔结构；

在第二种折射率传感器中，外壳和内杆在左，导体反射面在右，内杆的导体区域和导体反射面连接，外壳导体区域的端面在内杆端面的左边，即在导体反射面的左边，此时每个传感器的外壳导体区域的右端面作为第二反射点；外壳导体区域的端面和导体反射面之间不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接；第二反射点所在的平面平行于导体反射面，第二反射点和导体反射面之间的几何距离d保持不变，即电介质腔的腔长不变；外壳与内杆之间在第二反射点左端的区域内带有密封结构，使得待测折射率的液体或固体或气体均填充在第二反射点所在平面与导体反射面之间；因为填充物折射率不同，所以会导致放入填充物前后，开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔长发生变化，电介质腔的几何腔长d不变，放入填充物后，测出的电介质腔的腔长为d'，通过d和d'的比值可以得到填充的液体或固体或气体的折射率。

在本申请的一种实施方式中，所述腔长测量装置应用于测量腐蚀的传感器中；测量腐蚀的传感器具有以下两种工况：

第一种工况是导体反射面发生腐蚀，测量腐蚀的传感器的结构与折射率传感器的结构相同，第二反射点和导体反射面之间的距离保持不变，即电介质腔的几何腔长d不变；在第二反射点和导体反射面之间之间的电介质腔为空腔，导体反射面的载体是实心的，或者做成孔隙结构，以加大腐蚀面积，增加传感器的灵敏度；导体反射面的材料为能够发生腐蚀的材料；外壳与导体反射面之间采用部分连接，或者用孔隙结构连接，使得液体或气体更容易浸入电介质腔内部；导体反射面的材料发生腐蚀后，会产生腐蚀产物，使得第二反射点到导体反射面之间电介质腔腔内的电介质的折射率发生变化，从而改变开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长的变化量，可测出电介质腔的腔长变化量，并得到折射率的变化量，从而确定腐蚀程度；

第二种工况是导体反射面不发生腐蚀，当导体反射面的载体不发生腐蚀时，要保证外界的腐蚀产物能够浸入外壳和导体反射面之间的电介质腔区域；导体反射面为孔隙结构，或者，外壳与导体反射面之间采用部分连接或者用孔隙结构连接；当腐蚀产物浸入外壳和导体反射面之间的电介质腔腔内时，该区域的折射率发生改变，从而改变开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长的变化量和电介质腔的几何腔长d的大小，可测出折射率的变化量，从而确定腐蚀程度。

附图说明

图1为本申请实施例提供的传感器的原理示意图，外壳、内杆和导体反射面之间均无导体连接的工况；

图2(a)为外壳和内杆分别与导体反射面之间用绝缘体或电阻率较大的导体连通的工况；

图2(b)为外壳与导体反射面之间有导体连通且内杆和导体反射面之间用绝缘体或电阻率较大的导体连通的工况；

图2(c)为内杆与导体反射面之间有导体连通且外壳和导体反射面之间用绝缘体或电阻率较大的导体连通的工况；

图3(a)为本申请实施例的开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的反射或透射振幅谱

图3(b)为本申请实施例一阶谐振频率与电介质腔腔长(介电层厚度)之间的关系曲线图；

图4(a)为外壳常用的断面图；

图4(b)为内杆和端面反射片的常用断面图；

图5为常用的反射点的断面图；

图6为外壳与外壳，或者内杆与内杆连接处的示意图；

图7(a)为本申请实施例的反射式带有同轴电缆和解调主板的电介质腔的腔长测量装置的结构示意图；

图7(b)为本申请实施例的反射式带有解调主板且解调主板直接连接传感器的电介质腔的腔长测量装置的结构示意图；

图7(c)为本申请实施例的解调主板直接连接在传感器外壳壁上的电介质腔的腔长测量装置的结构示意图；

图8(a)为本申请实施例的第一种透射或正反馈环路式电介质腔的腔长测量装置的结构示意图；

图8(b)为本申请实施例的第二种透射或正反馈环路式电介质腔的腔长测量装置的结构示意图；

图8(c)为本申请实施例的第三种透射或正反馈环路式电介质腔的腔长测量装置的结构示意图；

图8(d)为本申请实施例的第四种透射或正反馈环路式电介质腔的腔长测量装置的结构示意图；

图9(a)为本申请实施例的外壳和内杆端面是同一断面工况的结构示意图；

图9(b)为本申请实施例的外壳和内杆端面是不同断面工况的结构示意图；

图9(c)为本申请实施例的外壳和内杆端面带有扩径结构的示意图，即膜片式压强传感器和声波传感器的结构示意图；

图9(d)为本申请实施例的外壳和内杆端面带有扩径结构且电介质腔的腔内带有介质的示意图；

图9(e)为本申请实施例的内杆和外壳导体发反射片之间连接导体且外壳和导体反射面之间有导体或绝缘体介质的示意图；

图10(a)为本申请实施例的C型波登管压强传感器的结构示意图；

图10(b)为本申请实施例的螺旋波登管压强传感器的结构示意图；

图11为本申请实施例的加速度传感器的结构示意图；

图12(a)为本申请实施例的第一种流速传感器的结构示意图；

图12(b)为本申请实施例的第二种流速传感器的结构示意图；

图12(c)为本申请实施例的第三种流速传感器的结构示意图；

图13(a)为本申请实施例的第一种测力传感器的结构示意图；

图13(b)为本申请实施例的第二种测力传感器的结构示意图；

图14为本申请实施例的应变计的结构示意图；

图15(a)为本申请实施例的第二种水平放置的单向倾斜仪的结构示意图；

图15(b)为本申请实施例的第一种水平放置的单向倾斜仪的结构示意图；

图16为本申请实施例的水平放置的双向倾斜仪的结构示意图；

图17(a)为本申请实施例的基于压强传感器的第二种单向倾斜仪的结构示意图；

图17(b)为本申请实施例的基于压强传感器的第二种双向倾斜仪的结构示意图；

图18(a)为本申请实施例的XZ方向滑移计的结构示意图；

图18(b)为本申请实施例的XYZ方向滑移计的结构示意图；

图19(a)为本申请实施例的基于弹簧和膜片的第一种位移传感器的结构示意图；

图19(b)为本申请实施例的基于弹簧和膜片的第二种位移传感器的结构示意图；

图20(a)为本申请实施例的基于斜面进行位移折减的位移传感器的结构示意图；

图20(b)为本申请实施例的基于折叠式杠杆结构进行位移折减的位移传感器的结构示意图；

图20(c)为本申请实施例的基于双层齿轮进行位移折减的位移传感器的结构示意图；

图20(d)为本申请实施例的基于蜗杆进行位移折减的位移传感器的结构示意图；

图21为本申请实施例的测量折射率或腐蚀的传感器的结构示意图。

附图标记说明：

1-外壳，可以是空心管，杆，弹簧或者其他形状的连续导体；2-内杆，可以是空心、实心，也可以是弹簧或者其他形状的连续导体；3-第一反射点，可以是导体或者绝缘体，可以与外壳或者内杆连接，也可以不连接，可以是任意形状或者多个零件的组合体；4-第二反射点，属性同第一反射点；5-谐振腔，内部可以是气体或者液体；6-同轴电缆转接头；7-同轴电缆转接头的中心信号针；8-传输用的同轴电缆；9-解调主板，解调频谱的仪器，可以是矢量网络(简称矢网)分析仪，或标量微波分析仪，或测量和解调频谱的解调电路板，不包含传输用的同轴电缆等传输线；10-第二反射点、电介质腔和反射面构成的系统；11-导体反射面，通常使用导体材料，特殊情况下也可以是半导体或绝缘体；12-电介质腔，内部可以填充不导电的固体、气体、液体等绝缘体材料；13-外壳或内杆和导体反射面之间的填充物，可以是固体、气体、液体，可以是导体，也可以是绝缘体；14-接线端子；15-反射面的载体；16-射频同轴电缆转接头；17-外壳1和内杆2端面的密封装置，可以是导体，也可以是绝缘体；可以是闭合或者非闭合结构，也可以是作为端面的同轴线缆转接头；20-波登管，可以是C型波登管，也可以是螺旋波登管等各种波登管；21-将波登管固定到外壳上的连接件；22-波登管底座；23-加压口；24-用来固定反射面载体的零件；25-铰；26-用来夹住波登管的夹具；27-质量块；31-挡板；32-外壳壁或容器壁；33-流体；34-梁或较厚膜片；35-测力计固定点；36-测力计加载点；37-连接在外壳上的零件，用下固定零件38；38-被流体冲击的物体；39-铰接点；40-连接第二反射点载体的带铰零件；41-应变计的第一限位片，与左端外壳61固定；42-应变计的第二限位片，与右端外壳62固定；51-外壳端面的导体扩展环；52-质量块；53-柔性绳或弹性杆；54-吊线架(支架)；55-双向倾斜仪的质量块；56-柔性绳或弹性杆与顶板和质量块的固定点；57-固定电介质腔的腔长测量装置的刚性竖杆，与传感器和顶板刚性连接；58-刚性顶板，或连接并固定几个电介质腔的腔长测量装置的刚体；59-容器；60-单个压强传感器；61-固定电介质腔的腔长测量装置的带斜孔的载体；62-滑移计的密封装置；63-滑移计下半部分带斜面的载体；64-与滑移计载体61固定的介质A；65-与滑移计载体63固定的介质B；67-双向滑移计的第一个斜面；68-双向滑移计的第二个斜面；69-双向滑移计的第三个斜面；71-弹簧的第一固定端；72-弹簧；73-弹簧的第二固定端，74-位移传感器探杆；75-直线运动轴承；81-斜面；82-位移传感器外壳；83-支挡块体；84-直线运动轴承的外壳；85-直线运动轴承；86-密封装置，可以是密封胶圈等零件；87-固定同轴电缆位移传感器外壳的固定装置；88-防晃滑块；89-位移传感器端面的密封塞；91-杠杆结构的固定点，只限制位移，不限制转动；92-固定点91与位移传感器传动杆96之间的杠杆结构；93-固定点91与位移传感器探杆95之间的杠杆结构；94-杠杆结构12与位移传感器探杆95之间的连接铰点；95-位移传感器探杆；96-位移传感器传动杆；100-解调装置，表示解调谐振腔的腔长的仪器的统称，包括所有基于反射、或透射、或环路的解调主板，以及传感器连接到解调主板的传输同轴电缆等传输线；101-单个液位传感器，包括传感器主体和解调装置；102-带第一齿条的位移传感器探杆；103-第一齿条；104-双层齿轮上的大齿轮；105-双层齿轮上的小齿轮；106-双层齿轮的固定到基板上的转轴；107-第二齿条；108-第二齿条位移传感器传动杆；109-使位移传感器探杆102只发生轴向移动的约束装置，固定到外壳1上，常用直线运动轴承等；110-齿轮；111-齿轮和蜗杆的共用转轴；112-与蜗杆同轴的齿轮；113-与齿轮同轴的蜗杆；114-约束转轴111的轴承；115-与齿条和探杆连接的支挡块体；116-齿轮、齿条、蜗杆和位移传感器谐振腔部分等零件的安装载体。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种新型的基于微波原理测量电介质腔的腔长(电介质层厚度)测量装置，其中，电介质腔的腔长测量装置包含有传感器和解调装置，其中，传感器包含开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔、第一反射点、第二反射点、导体反射面和电介质腔，通过本申请实施例的电介质腔的腔长测量装置能够通过对电介质腔的腔长进行测量，再结合一些机械设计，从而做成测量各个物理参数的传感器。本申请实施例结合电介质腔的腔长测量装置以及辅助的机械设计，可以将腔长测量装置改装成如下传感器：膜片式压强传感器、波登管压强传感器、加速度传感器、流速传感器、测力传感器(也称为测力计)、应变计、倾斜仪、滑移传感器、位移传感器、折射率传感器和腐蚀传感器等各种传感器。

本申请实施例的技术方案中，传感器基于不同的机械传动模式能够高精度的测出压强、流速、力、应变、倾斜角度、滑移、位移、折射率的大小以及腐蚀等参数，测量的原理是基于开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的原理，这里，传感器除了包含开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔(也可以简称为谐振腔)、第一反射点、第二反射点、导体反射面和电介质腔以外，还包含一个外壳、一个内杆(可有可无)，这里，开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的结构方便制作，两个反射点(即第一反射点和第二反射点)不发生相对移动(一般，两个反射点的位置固定不变)，利用导体反射面的移动，即改变电介质腔的腔长(介质层的厚度)，可以测量静力和动力作用下的压强、流速、力、应变、倾斜角度和折射率等物理量。电介质腔腔内的电介质可以是导体或绝缘体，可以是固体、液体或气体。此外，传感器的温度补偿非常方便，并且不受电磁等因素的影响。本申请实施例设计的传感器，具有精度高、抗干扰能力强和耐久性强等优点，具有广泛的应用前景，特别适用于高精度测量结构静力和动力作用下的力学性能以及折射率。由于传感器采用的材料性能稳定，可以轻易实现在零下六十度到零上数百度之间工作，通过更换制作材料可在更大的温度范围内工作。总而言之，本申请实施例的传感器不受任何电磁信号的干扰，温度对其影响也极小，并且温度补偿非常容易实现。

本申请实施例中的开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔，类似于传统的光学法布里珀罗谐振腔，与光学法布里珀罗谐振腔不同的是，开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔基于微波原理。微波在空心同轴电缆由两个反射点为高反射点形成的一个法布里珀罗腔中产生谐振，谐振频谱与腔长相干，在两个反射点之间距离保持不变的情况下，谐振频率/谐振腔腔长也会受到第二反射点到导体反射面之间距离的影响，即受到电介质腔的腔长影响，其中第二反射点介于第一反射点和导体反射面之间。该开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔属于多路干涉造成的谐振现象，具有解调精度高，信噪比高，解调装置性价比高等特点。因此通过对谐振频谱/谐振腔腔长的分析可以得到高精度的电介质腔腔长。本申请实施例通过一系列机械结构将不同的物理量转换为电介质腔的腔长变化量，从而完成对各个物理量的高精度测量。所述传感器包括开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔、第一反射点、第二反射点、导体反射面、电介质腔；其中，所述第一反射点设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第一位置处，所述第二反射点设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第二位置处，所述导体反射面设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第三位置处，所述第一反射点和所述第二反射点之间不发生相对移动，所述第一反射点和所述第二反射点的反射率大于等于预设阈值，即第一反射点和第二反射点为高反射点；所述第二反射点与所述导体反射面之间为电介质腔，该电介质腔腔内的电介质可以是导体或绝缘体，可以是固体、液体或气体；所述导体反射面能够发生移动或变形，导致所述电介质腔的腔长发生变化。

为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。

图1为本申请实施例提供的传感器的原理示意图，如图1所示，传感器包括：开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔5、第一反射点3、第二反射点4、导体反射面11、电介质腔12。此外，传感器还包括：外壳1，内杆2。内杆2和外壳1的直径分别为2a和2b。静电电容由孔径上的同轴线的TEM(Transverse Electric and Magnetic)场激发。当孔径处的介电层无限厚时(即d→∞)，边缘电容的计算公式如公式(1)所示：

其中，ε₀为真空介电常数，ε_r为相对介电常数，当孔径处的介电层的厚度为d时，如图1所示，由此产生的附加电容的计算公式如公式(2)所示：

因此，开放式空心同轴电缆谐振腔的总边缘电容的计算公式如公式(3)所示：

C＝C₁+C₂ (3)

开放平面上的输入反射系数的计算公式如公式(4)所示：

其中Z₀是空心同轴电缆的特征阻抗。反射系数(S11)的计算公式如公式(5)所示：

δ＝4πLf/C代表往返阶段的延迟，C是空气中的光速，L是金属柱(即第一反射点)和开口端(即第二反射点)之间的物理长度，f是空心同轴电缆内部传播的电磁波的频率，Γ₁和Γ₂是两个反射点(即第一反射点和第二反射点)的复合反射系数。

将开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的参数代入等式(5)，得到的反射谱如图3(a)所示，这里重点研究一阶谐振频率，也可以研究二阶、三阶等谐振频率。

调整距离d并跟踪相应的一阶谐振频率。一阶谐振频率与电介质腔的腔长(介电层的厚度)之间的关系(即第二反射点到导体反射面之间的距离)如图3(b)所示。在模拟中电介质腔(介电层)内的介质为空气。使用开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔制作传感器的基本思想是基于从反射振幅谱或透射振幅谱可以精确计算出电介质腔的腔长(介电层的厚度)。

以下结合具体结构对本申请实施例的用微波原理测量电介质腔的腔长测量装置进行详细描述，本申请实施例的腔长测量装置包括：传感器、解调装置。在本申请的全部实施例中：

1)外壳1或内杆2可以是一个导体零件，也可以是多个导体零件连接在一起的组合部件(确保连接处的导电性)，可见，外壳1或内杆2分别是一个连续导体。全部图中画的一个导体零件未必代表一个简单的导体零件，也可以代表多个导体零件通过不同连接方式组成的复合导体零件。

2)关于导体反射面的移动：

所述传感器包括开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔5、第一反射点3、第二反射点4、电介质腔12、导体反射面11，其中，所述第一反射点3设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第一位置处，所述第二反射点4设置在所述谐振腔内部的第二位置处，所述第一位置和所述第二位置固定不变；所述第一反射点3和所述第二反射点4的反射率大于等于预设阈值；所述导体反射面11与第二反射点4之间隔有电介质腔12(介电层)，第二反射点4和导体反射面11之间的距离可以发生变化，即电介质腔的腔长可以发生变化，变化方式可以通过导体反射面的移动或变形来实现；所述电介质腔的腔长变化可以使开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，通过对谐振频率/谐振腔腔长变化量可以确定电介质腔的腔长变化量；所述解调装置与所述传感器的相连，用于对所述传感器内的微波信号进行分析，得到所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长。在本申请实施例中提到的各种类型的传感器均可使用这样的结构。

3)关于传感器中解调装置的解调主板：

所述传感器的解调主板9由高性能处理器、微波发射模块和微波接收模块构成；可以是矢量网络(简称矢网)分析仪，或标量微波分析仪，或测量和解调频谱的解调电路板，不包含传输用的同轴电缆等传输线。所述解调主板9通过对谐振频谱的解调获得传感器中开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长，进而得到电介质腔的腔长。解调装置100则表示解调谐振腔腔长的仪器统称，包括所有基于反射、或透射、或环路的解调主板9，射频同轴电缆转接头，以及传感器连接到解调主板的传输同轴电缆8等传输线，具体介绍每种传感器时，用解调装置100表示所有类型的解调主板和传感器与解调主板之间所有的连接方法。

4)关于传感器的谐振方式：

本申请的所有实施例中介绍的传感器均有反射式和透射式的连接方式，所述透射式腔长测量装置至少具有以下模式：正反馈环路模式、无环路模式。进一步，在正反馈环路中可具有两个反射点、或者一个反射点、或者没有反射点。当所述正反馈环路有两个反射点时，射频同轴电缆转接头通常连接在两个反射点之间的外壳上，所述解调主板用于测量所述两个反射点之间的谐振腔的腔长，该腔长受到电介质腔腔长的影响；当只有一个反射点时，连接波形放大器使用的射频同轴电缆转接头通常连接在该反射点和射频同轴电缆转接头之间的外壳上。当所述正反馈环路没有反射点时，连接波形放大器使用的射频同轴电缆转接头通常连接在射频同轴电缆转接头和传感器另一端面之间的外壳上，所述解调主板用于测量所述正反馈环路的周长。该结构可以应用于本申请阐述的膜片式压强传感器、波登管压强传感器、加速度传感器、流速传感器、测力传感器(也称为测力计)、应变计、倾斜仪、滑移传感器、位移传感器、折射率传感器、气体吸附传感器和腐蚀传感器等各种传感器。

在本申请以下实施例中，大多情况仅用反射式的连接方式进行举例，实际上每种传感器的保护范围均有以上介绍的反射式和透射式的连接方式，透射式腔长测量装置至包括正反馈环路模式、和无环路模式，其中正反馈环路包括两个反射点、一个反射点和没有反射点三种工况。

本申请所有的实施例也都包含有内杆和无内杆两种工况，以下实施例均用有内杆的工况来进行举例。

实施例一：用微波原理测量电介质腔的腔长测量装置

电介质腔的腔长测量装置包括：传感器、解调装置；其中，传感器部分包括开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔5、第一反射点3、第二反射点4、电介质腔12、导体反射面11；解调装置部分包括解调主板9，可选地，还包括同轴电缆等传输线；其中，所述第一反射点3设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第一位置处，所述第二反射点4设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第二位置处，所述第一位置和所述第二位置固定不变；所述第一反射点3和所述第二反射点4的反射率大于等于预设阈值；所述第一反射点3靠近解调主板9，所述导体反射面11与第二反射点之间4隔有电介质腔12；所述解调主板9与所述传感器相连，用于对所述传感器内的微波信号进行分析，得到所述传感器中开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长，其中，所述传感器中开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长为所述第一反射点与所述第二反射点之间的距离，该腔长受到电介质腔12的腔长影响，即受到介电层厚度的影响。

本实施例中的电介质腔的腔长测量装置分为以下三种类型：

1)反射式腔长测量装置，在所述反射式腔长测量装置中：

所述传感器的一端连接第一射频同轴电缆转接头，所述解调主板的一端通过同轴电缆连接所述第一射频同轴电缆转接头；所述传感器的外壳壁直接连接解调主板，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；或者，

所述传感器的一端直接连接在解调主板上，即传感器的一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述传感器的外壳壁连接第二射频同轴电缆转接头，所述第二射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接所述解调主板；或者，

所述传感器的一端直接连接在解调主板上，即传感器的一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述传感器的外壳壁上直接连接解调主板，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板。

所述传感器包括外壳加内杆时，所述外壳和所述内杆的一端均与所述射频同轴电缆转接头连接，所述射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接所述解调主板；或者所述外壳和所述内杆的第一端直接与解调主板连接，即外壳和内杆的第一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板。所述第一反射点和所述第二反射点至少有一部分设置在所述外壳加内杆的包络范围之内；

所述传感器只有外壳且没有内杆时，所述外壳的一端与所述射频同轴电缆转接头连接，所述射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接所述解调主板；或者外壳的第一端直接与解调主板连接，即外壳的第一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板。所述第一反射点和所述第二反射点设置在所述外壳的包络范围之内。

其中，所述解调主板为：矢量网络分析仪、或微波发生源加标量网络分析仪、或微波时域反射仪、或解调电路板；所述传感器的另一端为开放结构、或者密封结构，外壳和内杆的端面对着导体反射面，第二反射点和导体反射面之间为电介质腔。

2)透射式腔长测量装置，在所述透射式腔长测量装置中：

所述传感器的一端连接第一射频同轴电缆转接头，所述传感器的外壳壁连接第二射频同轴电缆转接头，所述解调主板的一端通过同轴电缆连接所述第一射频同轴电缆转接头，所述解调主板的另一端通过同轴电缆连接所述第二射频同轴电缆转接头；或者，

所述传感器的一端连接第一射频同轴电缆转接头，所述解调主板的一端通过同轴电缆连接所述第一射频同轴电缆转接头；所述传感器的外壳壁直接连接解调主板，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；或者，

所述传感器的一端直接连接在解调主板上，即传感器的一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述传感器的外壳壁连接第二射频同轴电缆转接头，所述第二射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接所述解调主板；或者，

所述传感器的一端直接连接在解调主板上，即传感器的一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述传感器的外壳壁上直接连接解调主板，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板。

所述腔长测量装置至少具有以下模式：正反馈环路模式、无环路模式；其中，

所述正反馈环路模式中，所述解调主板包括：定向耦合器、波形放大器、计频器/频谱仪，这些元器件有多种连接方式。例如，所述第一射频同轴电缆转接头与所述定向耦合器连接、所述波形放大器以及所述第二射频同轴电缆转接头依次连接，所述计频器/频谱仪与所述定向耦合器连接；

在所述无环路模式中，所述解调主板为矢量网络分析仪、或标量微波分析仪、或解调电路板。

进一步，所述正反馈环路模式包括：微波正反馈环路、基于光电振荡器的正反馈环路；其中，

在所述微波正反馈环路中，包括：同轴电缆环路、微波定向耦合器、微波放大器或者微波功率分离器、计频器/频谱仪，所述解调主板中的各器件通过同轴电缆环路或带环路的电路板连接；

在所述基于光电振荡器的正反馈环路中，包括：高速光电解调器、激光或发光二极管光源、光纤环路、光纤耦合器、微波放大器或者光学放大器、微波定向耦合器或者微波功率分离器、计频器/频谱仪，所述解调主板中的各器件通过光纤环路连接。

结构上，所述传感器包括外壳和内杆时，所述外壳和所述内杆的第一端均与第一射频同轴电缆转接头连接，所述第一射频同轴电缆转接头通过第一同轴电缆连接到解调主板上；或者所述外壳和所述内杆的第一端均不通过同轴电缆与解调主板连接，即外壳和内杆的第一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板。所述外壳壁与第二射频同轴电缆转接头连接，所述第二射频同轴电缆转接头通过第二同轴电缆连接到解调主板上；或者所述外壳壁不通过同轴电缆与解调主板连接，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板。所述第一反射点和所述第二反射点至少有一部分设置在所述外壳加内杆的包络范围之内；

所述传感器只有外壳且没有内杆时，所述外壳的第一端均与第一射频同轴电缆转接头连接，所述第一射频同轴电缆转接头通过第一同轴电缆连接到解调主板上；或者所述外壳的第一端均不通过同轴电缆与解调主板连接，即外壳的第一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板。所述外壳壁与第二射频同轴电缆转接头连接，所述第二射频同轴电缆转接头通过第二同轴电缆连接到解调主板上；或者所述外壳壁不通过同轴电缆与解调主板连接，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板。所述第一反射点和所述第二反射点至少有一部分设置在所述外壳的包络范围之内。

本实施例中，各个核心器件的标号如下：外壳1、内杆2、第一反射点3、第二反射点4、开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔5、导体反射面11、电介质腔12、矢量网络分析仪或标量微波分析仪或解调电路板等解调主板9，其中：

外壳1是指连接到射频同轴电缆转接头外圈的连续导体，该导体可以是管，可以是半圆管，可以是弹簧，可以是一根杆，也可以是多个导体通过导电的连接件连接而成的组合导体。例如：两个或多个嵌套的导体管，两个或多个通过金属连接件连通的导体管，等等。图4(a)列举了外壳常用的断面图。图6列举了多个零件构成外壳时，不同段外壳之间常用的连接方式。

内杆2也是连续导体，与外壳1同样，内杆2也可以是不同几何形状，断面形状可以是圆形、矩形或者半圆形等等，可以是直杆，可以是弹簧等曲线杆，也可以是多个导体连接在一起的连接件。特殊情况下，腔长测量装置可以不用内杆，通过解调主板对信号解调仍然可以测出需要的参数。图4(b)列举了内杆常用的断面图。图6列举了多个零件构成内杆时，不同段内杆之间常用的连接方式。

第一反射点3指的是在外壳和内杆的包络范围之内的一些物体，可以是各种形状，可以是不同大小，可以是不同材料的导体或绝缘体，也可以是多个零件的组合。只要能起到反射作用即可。如果反射点是连通外壳和内杆的导体，那么这一点的反射率就会很高，如果不是连通外壳和内杆导体，反射率会低一些。优选的，所述第一反射点是一个尺寸小于预设面积的断面，至少可以通过一根或多根圆杆或者方杆垂直于传感器内杆的轴线方向放置，或者在外壳和内杆之间固定一个有一定透射率的多孔结构，所述第一反射点覆盖所述外壳和所述内杆之间区域的面积小于所述外壳和所述内杆之间包络面积；所述第一反射点对所述外壳和所述内杆构成短路，或者所述外壳和所述内杆之间连接件的电阻大于等于预设阈值。也可以通过改变所述内杆断面形状和尺寸来调节反射率，可去掉在所述外壳和所述内杆之间添加的第一反射点，将射频同轴电缆转接头与所述外壳和所述内杆连接处作为第一反射点；其中，将射频同轴电缆转接头与所述外壳和所述内杆连接处作为第一反射点时，所述内杆直径与所述外壳内径比值介于0到1之间。

图5列举了反射点常用的断面图，图中阴影部分为反射点。第一反射点为固定点。

所述第二反射点4是外壳端面，或内杆端面，或外壳和内杆导体区域的端面，当外壳或内杆端面断面在一个平面上且该端面距离导体反射面有一定距离，或者外壳或内杆有一个与导体反射面之间短路连接且另一个元件的端面距离导体反射面有一定距离，此时的第二反射点4为外壳或内杆与导体反射面有一定距离的元件的端面平面；当外壳或内杆端面断面不在一个平面上且外壳和内杆均不和导体反射面短路连接，此时的第二反射点4为外壳和内杆端面平面之间的一个点。第二反射点为固定点。

开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔5指的是第一反射点和第二反射点之间，同时在外壳和内杆之间的谐振腔，一般谐振腔内的介质为真空、气体、液体或者固体。

导体反射面11指的是与外壳或内杆端面保持一定距离，要确保外壳和内杆的包络面沿着轴线方向扫掠出的柱体，与导体反射面所在区域有一定的交集。外壳1和内杆2中，至少有一个与导体反射面11之间不发生短路。导体反射面11可以是单个导体，该导体可以带孔，可以是各种形状；也可以是多个不连接的导体或多个使用绝缘体连接的导体。

电介质腔12即为介电层，是在第二反射点4与导体反射面11之间的区域，可以填充绝缘的气体、液体或固体。通过测量开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长，可以确定电介质腔的腔长及其变化量。

矢量网络分析仪或标量微波分析仪或解调电路板9是测量开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的反射振幅谱或透射振幅谱的装置。

图1示意出了本申请实施例提供的传感器中的核心元件，包括外壳1、内杆2、第一反射点3、第二反射点4、导体反射面11、电介质腔12和开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔5。其中，所述第一反射点3设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第一位置处，所述第二反射点4设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第二位置处，所述导体反射面11在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第三位置处，所述第一反射点3和第二反射点4固定不动，所述导体反射面11能够发生移动，使得电介质腔的腔长发生变化，从而影响开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长。

图2(a)为外壳1和内杆2分别与导体反射面11之间用绝缘体或电阻率较大的导体连通的工况；此时外壳内杆的导体区域与导体反射面11之间可以填充绝缘或导电的固体、液体或气体。13表示电介质。

图2(b)为外壳1与导体反射面11之间有导体连通且内杆2和导体反射面11之间用绝缘体或电阻率电阻率大于等于预设阈值的导体连通的工况；此时内杆的导体区域与导体反射面11之间可以填充固体、液体或气体。13表示绝缘体或电阻率电阻率大于等于预设阈值的导体。

图2(c)为内杆2与导体反射面11之间有导体连通且外壳1和导体反射面11之间用绝缘体或电阻率电阻率大于等于预设阈值的导体连通的工况；此时外壳的导体区域与导体反射面11之间可以填充绝缘的固体、液体或气体。13表示绝缘体或电阻率电阻率大于等于预设阈值的导体。

图3(a)为微波原理测量电介质腔的腔长时，开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的反射或透射振幅谱图。这里重点研究一阶谐振频率，即低频对应的峰，也可以研究二阶、三阶等谐振频率。

图3(b)为一阶谐振频率f与电介质腔腔长d(介电层厚度)之间的关系(即金属板与同轴电缆开口端之间的距离)曲线图。可见，电介质腔的腔长越小，谐振频率变化的越快，传感器越灵敏。

图4(a)表示常用的外壳1的断面图，可以是圆环、方框或者各种不规则形状，外壳甚至可以是弹簧或者一个圆杆。也可以分成多个导体连接在一起的组合，只要满足连续导体即可。

图4(b)表示常用内杆2或导体反射面11的断面图，内杆可以是空心的，也可以实心的，断面可以是多种样式，常用的断面有圆形、矩形和正多边形。内杆2可以是弹簧等空间曲线结构。内杆2也可以分成多个导体连接在一起的组合，只要满足连续导体即可。导体反射面的尺寸通常大于等于外壳的尺寸，外壳包络区域在导体反射面上的投影通常在导体反射面的区域内。

图5是常用的反射点3的断面图，可以是各种形状。反射点可以是导体，也可以是绝缘体，只要有一分部在外壳1和内杆2的包络范围内即可；反射点可以与外壳和/或内杆接触，也可以不接触。以常用的外壳1是圆筒和内杆是圆杆的情况为例，反射点可以是填充在外壳1和内杆2之间的圆筒体或圆环体，也可以是一个遮盖部分外壳1和内杆2之间空腔的物体，比如图6中的第3、4和5幅图所示的一个小圆杆或者多孔圆片等等。

图6是外壳1或内杆2分段连接以后，外壳与外壳连接，或者内杆与内杆连接处的示意图。图7中画出了常用的是连接方式，包括搭接、错位、嵌套、或者用转轴连接，以及用导体波纹管连接，总之当分段的外壳1或内杆2的不同段之间发生相对移动或转动时，满足外壳1或内杆2的导电连续性即可。

图7(a)至图7(c)为本申请实施例的反射式电介质腔的腔长测量装置的结构示意图。解调主板9可以是矢量网络分析仪或标量微波分析仪或解调电路板等元器件。

图7(a)为带有同轴电缆和解调主板的电介质腔的腔长测量装置的结构示意图。所述腔长测量装置中的传感器包括开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔(简称谐振腔)5、第一反射点3、第二反射点4，电介质腔12，导体反射面11。其中，所述第一反射点3设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第一位置处，所述第二反射点4设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第二位置处，所述导体反射面11在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第三位置处，所述第一反射点3和第二反射点4固定不动且两个反射点之间不发生相对移动，所述导体反射面11能够相对第二反射点4发生移动；所述第一反射点3和所述第二反射点4的反射率大于等于预设阈值。所述解调主板9与所述传感器相连，用于对所述传感器内的微波信号进行分析，得到所述传感器的腔长，其中，所述传感器的腔长为所述第一反射点3与所述第二反射点4之间的距离，且该距离受到第二反射点4和导体反射面11之间距离变化的影响。当第一反射点3和第二反射点4之间距离不变且第二反射点4和导体反射面11之间距离发生变化时，谐振频率/谐振腔腔长会发生变化，一阶谐振频率电介质腔的腔长(介电层的厚度)之间的关系(即第二反射点到导体反射面之间的距离)如图3(b)所示，从而确定第二反射点4和导体反射面11之间的距离。

图7(b)为本申请实施例的反射式带有解调主板且解调主板直接连接传感器的电介质腔的腔长测量装置的结构示意图。直接将解调主板9放在传感器的端面，解调主板与传感器之间无需同轴电缆连接，即传感器可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板。使用解调电路9即可得到谐振频率/谐振腔腔长，通过接线端子14可以连接其他设备对数据进行传输。

图7(c)为本申请实施例的解调主板直接连接在传感器外壳壁上的电介质腔的腔长测量装置的结构示意图。传感器的一端是外壳1和内杆2端面的密封装置17，密封装置17可以是导体，可以是绝缘体，可以是闭合或者非闭合结构，也可以是作为端面的同轴线缆转接头。传感器的另一端是第二反射点4、电介质腔12和导体反射面11。直接将解调主板9连接在外壳壁上，关于连接方法，可以通过一个同轴射频转接头16连接解调主板9和外壳壁，同轴射频转接头16的端面是插入到外壳内部的，转接头的在外壳内的端面可以连接一个导体延长杆，以便增加插入外壳内部的导体长度；也可以将传感器的外壳壁直接连接解调主板。解调主板9与传感器之间无需同轴电缆8连接，使用解调主板9即可得到谐振频率/谐振腔腔长。

图8(a)至图8(d)是基于透射或正反馈环路的电介质腔的腔长测量装置的结构示意图。基于透射或正反馈环路的电介质腔的腔长测量装置中，腔长测量装置中的传感器包括开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔(简称谐振腔)、第一反射点3、第二反射点4，电介质腔12，导体反射面11，传感器部分和反射式的结构相同，区别在于解调部分的连接方式不同。具体的，射频同轴电缆转接头6在外壳1和内杆2的左端与外壳1和内杆2连接，另一个射频同轴电缆转接头16接到外壳的壁上，而非在右端面。当没有内杆2时，指的就是射频同轴电缆转接头6在外壳1的左端与外壳1连接，另一个射频同轴电缆转接头16接到外壳的壁上，而非在右端面。当有两个反射点3和4时，测量的是两个反射点之间的谐振腔的腔长，该谐振腔的腔长受到第二反射点4和导体反射面11之间距离的影响，即受到电介质腔腔长的影响。当只有一个反射点4时，测量的是环路周长。

图8(a)是第一种透射或正反馈环路式电介质腔的腔长测量装置的环路结构示意图，解调主板9通过两根同轴电缆8连接到左端同轴电缆转接头6和外壳壁上的射频同轴电缆转接头16上；图8(b)是第二种透射或正反馈环路式电介质腔的腔长测量装置的环路结构示意图，解调主板9一端连接在外壳外壳壁上连接的射频同轴电缆转接头16上，另一端用同轴电缆8连接到左端同轴电缆转接头6上；图8(c)是第三种透射或正反馈环路式电介质腔的腔长测量装置的环路结构示意图，解调主板9一端连接在外壳1和内杆2的端面，另一端通过同轴电缆8连接到外壳壁上同轴电缆转接头16上；图8(d)是第四种透射或正反馈环路式电介质腔的腔长测量装置的环路结构示意图，解调主板9一端连接在外壳1和内杆2的端面，另一端连接在外壳外壳壁上连接的射频同轴电缆转接头16上。从功能上来说，图8(a)至图8(d)所示的四种结构的功能完全相同。其中，解调主板9连接传感器端部或外壳壁时，可以通过射频同轴电缆转接头连接，也可以直接连接。

本申请随后介绍的各种传感器的反射式、透射式或正反馈环路式的解调原理均使用解调装置100来代替，重点强调机械结构的设计。

图9(a)为本申请实施例的外壳和内杆端面是同一断面工况的结构示意图。内杆2和导体反射面11不接触。此时，无论外壳1和导体反射面11之间是填充导体还是绝缘体，第二反射点4均为内杆2的端面。反之，如果外壳1和导体反射面11不接触。此时，无论内杆2和导体反射面11之间是填充导体还是绝缘体，第二反射点4均为外壳1的端面。

图9(b)为本申请实施例的外壳和1内杆2的导体区域端面是不同断面工况的结构示意图，此时外壳1和内杆2和导体反射面11之间均不接触或由绝缘体连接，或先连接绝缘体，再连接导体，总之外壳内杆连接端面解调装置100的导体区域不与导体反射面11接触。当外壳1和内杆2端面与到导体反射面11之间非接触或使用绝缘体连接时，第二反射点4在外壳1端面和内杆2端面之间。

图9(c)为本申请实施例的外壳1和内杆2端面带有扩径结构的示意图。通过扩径，可以加大导体反射面11的直径，即高灵敏度膜片式压强传感器和声波传感器等基于膜片挠度变化的传感器的结构示意图。外壳和内杆一端连接解调装置100；外壳的另一端连接有膜片15，连接材料可以是导体，也可以是绝缘体，只要膜片的导体反射面11一侧有导体即可；第一反射点3固定在外壳和内杆端面4与解调装置100之间，第二反射点4为外壳1或内杆2的端面，两个反射点均为固定点；膜片15靠近外壳1和内杆2的第一侧面为导体反射面11；内杆2端面与膜片15的第一侧面无导体连接，有一个较小的距离。所述膜片15的另一面，即第二侧面，是受压的一面，且所述膜片与内杆的端面有一定距离，处于非接触状态，或使用绝缘体填充，所述膜片是导体。原理是当压强发生改变时，第二反射点4到膜片的第一侧面11之间的介质腔的腔长也会发生变化，从而改变谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长，通过谐振腔的腔长的变化量确定压强的大小。

图9(d)为本申请实施例的外壳和内杆端面带有扩径结构且电介质腔12的腔内带有介质的示意图；整体结构和图9(c)意义，只是在外壳1内杆2端面与膜片之间的电介质腔12填充有介质，当外壳内杆端面与膜片第一侧面的距离不变时，改变介质的折射率会影响电介质腔的腔长，从而影响谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长。所以可以用来制作测量折射率和腐蚀等参数的传感器。

图9(e)为本申请实施例的内杆、外壳与导体反射片之间连接导体且外壳和导体反射面之间有导体或绝缘体介质的示意图；当外壳和内杆端面是一个断面时，外壳、内杆与导体反射面11均不接触或中间有绝缘体时，第二反射点4均为外壳1的端面。当内杆2和导体反射面11不接触或中间有绝缘体时，无论外壳1和导体反射面11之间是填充导体还是绝缘体，第二反射点4均为内杆2的端面。当外壳1和导体反射面11不接触或中间有绝缘体时，无论内杆2和导体反射面11之间的电介质腔12内填充导体还是绝缘体，第二反射点4均为外壳1的端面。

实施二：压强传感器

压强传感器包括实施例一所述的电介质腔的腔长测量装置，其中，所述传感器的谐振频率/谐振腔腔长变化量表征所述导体反射面相对于所述第二反射点的位移，即电介质腔的腔长变化量，该腔长的变化量表征压强。

1)基于膜片的第一种压强传感器

如图9(a)和图9(c)所示，基于膜片15挠度变化的第一种压强传感器，外壳1和内杆2的主体是导体，外壳1和内杆2一端连接解调装置100；外壳的另一端连接有膜片15，外壳与膜片中间的连接材料可以是导体，也可以是绝缘体；第一反射点3固定在外壳和内杆端面与解调装置100之间，即第一位置处；第二反射点4为外壳1或内杆2的端面，即第二位置处，第一反射点和第二反射点均为固定点；通常情况下，外壳内杆的导体区域的端面平面在同一平面上，该平面为第二反射点，外壳1的端面和导体反射面11之间有绝缘材料作为支撑；或者外壳1的导体区域直接和导体反射面11之间连接且内杆2的端面平面到导体反射面11之间有一定的距离，即外壳1比内杆2长，此时第二反射点4为内杆2的端面平面，总之，膜片的外圈是固定到外壳端面的，膜片中间区域不接触内杆，受压后挠度可以发生变化。膜片15靠近外壳和内杆的第一侧面为导体反射面11，即第三位置处；内杆端面4与膜片的第一侧面(导体反射面)不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，常用不接触的结构，即内杆端面4与膜片的第一侧面(导体反射面)之间有一个较小的距离，内杆2端面与导体反射面11之间的空间为电介质腔12。图中所述膜片的第一侧面，即左面，作为导体反射面11；第二侧面，即右面，则是受压的一面。外壳内杆的轴线垂直于导体反射面11，内杆2的端面平行于导体反射面11且和导体反射面之间有一定的距离。原理是当压强发生改变时，膜片挠度发生变化，第二反射点4到膜片的第一侧面11之间的距离也会发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，从而改变谐振频率/谐振腔腔长，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定电介质腔的腔长变化量，从而确定压强的大小。膜片15变形后，第一侧面/导体反射面11通常由平面变成曲面，所以改变的挠度也受到膜片各个点挠度的综合影响，介于最小挠度和最大挠度之间。

基于膜片15位移和挠度的传感器，当膜片厚度较大时，外壳和内杆的端面平面在同一个平面上，该平面即为第二反射点4。在外壳1和膜片15的连接处有一个刚度较小的弹性垫圈13，通过压力压缩弹性垫圈13，再加上膜片15本身的挠度变化，共同改变膜片15到内杆4端面的距离，从而改变开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长。

为了增大压强传感器的灵敏度，可以采用以下几种方法，一是减少膜片15的第一侧面/导体反射面11与第二反射点4之间的初始距离，即减少电介质腔12的初始长度；二是改变膜片厚度，减小膜片厚度可以增加灵敏度，增加膜片厚度可以减小灵敏度；三是增大膜片直径，加大外壳1端面处的内径和外径，在扩径结构的端面外圈连接较直径大于等于外壳直径的膜片，膜片的外圈与扩径结构的端面密封连接，如图9(c)所示。

2)基于波登管的第二种压强传感器

如图10(a)和(b)所示，基于波登管挠度变化带动导体反射面发生移动的第二种压强传感器，带有电介质腔的传感器的外壳1和内杆2一端连接解调装置100；外壳1和内杆2的另一端4是切断的端面，外壳1和内杆2的端面在同一个平面上，该端面为第二反射点，第一反射点和第二反射点均为固定点；第一反射点3固定在外壳和内杆端面(第二反射点)与解调装置之间，第二反射点4为外壳或内杆的端面，两个反射点均为固定点；采用波登管20测量压强，压强作用到加压口23，当压强变化时，波登管20的端面或管上某一点会产生一定的移动量；研究波登管上A点的移动，那么在A点固定连接一个导体反射面11，该导体反射面11的载体15为刚体，导体反射面11的法线平行于压强改变后波登管在A点处的移动方向；导体反射面11与外壳1和内杆2的端面均不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，并有一个较小的距离，即电介质腔12的腔长；导体反射面11与第二反射点4之间的空间为电介质腔12；导体反射面11的法线平行于外壳1和内杆2的轴线。

将电介质腔的腔长测量装置和波登管基座21固定到一个刚性物体上，即两者不发生相对移动，也可以将波登管20通过连接件21固定到腔长测量装置的外壳1上，加压口23外露接触外界的液体或气体，其他零件固定到一个密闭的腔体内。由于导体反射面11的法线、外壳和内杆的轴线、以及A点的移动方向均平行，所以当压强发生改变时，波登管上A点会发生移动，带动导体反射面11沿着外壳内杆的轴线方向发生移动，导致导体反射面11到第二反射点4之间的距离发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，从而改变从而改变开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长，通过谐振频率/谐振腔腔长的变化量确定电介质腔的腔长变化量，从而确定压强的大小。所述波登管的类型包括C型波登管、或螺旋型波登管、或其他形状的波登管，例如麻花型波登管、或圆形波登管。

相比膜片式压强传感器，对于同样量程的压强传感器，施加同样的压强，由于膜片的挠度远小于波登管上某一定的移动量，所以基于波登管的压强传感器可以大大提高传感器的灵敏度和精度。波登管类型包括C型波登管，如图10(a)所示；为了有更高对的灵敏度，波登管也可以使用C型组合波登管、或螺旋型波登管、或麻花型波登管、或圆形波登管等各种形状的波登管。其中螺旋型波登管如图10(b)所示，螺旋线的轴线和外壳内杆的轴向重合。也可以使用其他形状的波登管，只要是弯管或折线管，均可满足利用管的挠度测量压强的要求。

实施例三：加速度传感器

图11为本申请实施例的加速度传感器示意图，外壳1和内杆2一端连接解调装置100；外壳的另一端连接有膜片或梁15等带有一定刚度的结构，可以铰接连接，也可以刚性连接，连接材料13可以是导体，也可以是绝缘体，导体反射面11和外壳1的包络区域在外壳内杆轴线的法向平面上的投影有一定的交集；第一反射点3固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点4为外壳或内杆的端面平面4，两个反射点均为固定点；膜片或梁15靠近外壳1和内杆2的第一侧面为导体反射面11；内杆2的端面与膜片或梁15的第一侧面之间无导体连接，有一个较小的距离，内杆端面4与膜片第一侧面11之间的区域为电介质腔12。膜片或梁15第二侧面中心处固定有一个质量为m的质量块27，质量块27在轴向加速度为a的情况下，会块对膜片或梁产生力F，F＝ma。使得膜片或梁15的中心点挠度发生变化，从而使得导体反射面11到第二反射点4之间的距离发生变化，即电介质腔12的腔长发生变化，最终使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生改变。通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长的变化量可以确定电介质腔的腔长变化量，从而确定加速度的大小。

膜片的直径或梁的长度与外壳的外径或外壳端面扩径区域的外径相等，膜片厚度加大，或梁的刚度加大，或质量块的重量减小，都可以降低加速度传感器的灵敏度，适合大量程加速度的测量；膜片通过扩大直径或梁通过增大长度，膜片厚度减小或梁的刚度减小，质量块的重量加大，可以增大加速度传感器的灵敏度，适合小量程加速度的测量。当膜片直径加大时，可以采用外壳端面加上一个喇叭口或扩大直径的导体等扩径结构来实现，膜片的外圈与扩径结构的端面密封连接；当梁的长度增加时，外壳端面要沿着直径方向，向两边分别增加一个悬臂支撑，两个支撑的端面用来作为梁的两个支点，采用连接件13进行连接，两端可以刚性连接，也可以做成两端铰接的简支梁；或者做成悬臂梁，悬臂梁端面固定有质量块，质量块靠近外壳和内杆端面的一侧是导体反射面。

实施例四：流速传感器

这里介绍两种流速传感器，第一种是利用流体在挡板附近产生附加压强，通过采用实施例二中的压强传感器测量附加压强的来测定流速的大小；第二种是利用不同流速产生不同的推力，通过测量力的大小确定流速。

图12(a)和(b)为本申请实施例的第一种基于测量压强的流速传感器，使用实施例二介绍的压强传感器进行改装，利用不同流速产生的压强不同，通过测量压强的大小得到流速。在流体从左到右运动的情况下，在图12(a)所述压强传感器旁边右侧固定挡板31，使流体15冲击到挡板时，在压强传感器的所在位移产生附加压强，利用挡板左边固定的压强传感器的膜片15在不同压强下产生的不同挠度测出所述挡板左边的附加压强，通过附加压强的大小确定流速。压强传感器可以使用膜片式压强传感器，也可以使用波登管式压强传感器。当压强传感器的轴线与流体15流向有一个夹角时，可以不使用挡板，直接通过测量压强的大小反映流速的大小，如图12(b)所示。压强传感器可以使用实施例二介绍的膜片式压强传感器或波登管式压强传感器。所述流速传感器至少包括板孔流速传感器、或U型管压差流速传感器等不同结构的流速传感器。

图12(c)为本申请实施例的第二种基于测力的流速传感器，第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置100之间，第二反射点4为外壳或内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点；流速不同，则对插入流体中的探杆端面探头38的推力不同，使得探头移动距离发生变化，且探杆上的一点会绕着铰39发生转动，所述铰通过连接零件37固定到传感器的外壳1上，探杆的另一端连接导体反射面11的载体15，所述导体反射面11和内杆端面(第二反射点)4之间不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，导体反射面11和外壳1之间由弹性材料连接，弹性材料可以是导体，也可以是绝缘体。测量时，第一种原理是：当外壳1和导体反射面11之间连接有弹性介质13时，探头38的移动会带动探杆发生转动，从而带动探杆另一头39发生反向移动，带动导体反射面11的载体15发生移动，导致导体反射面11和外壳1之间的弹性材料13发生拉伸或压缩量，改变了导体反射面11到内杆端面第二反射点4的距离，即改变了电介质腔12的腔长；第二种原理是：13为刚度较大的材料，受力时只有极小的拉伸或压缩量，导体反射面11的载体15是较薄的膜片，流体推动探头38产生的力带动探杆另一头39发生反向移动，通过连接第二反射点载体的带铰零件40挤压膜片的中心点，使膜片15的挠度发生变化，电介质腔的腔长发生变化，最终使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化。通过测量开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长确定电介质腔的腔长变化量，即膜片的挠度变化量，从而确定流速的大小。这两个原理，均利用流速越大，对探头产生的推力越大，柔性导体材料的拉伸或压缩量也会越大，或膜片中心点挠度越大，电介质腔的腔长变化量也越大；通过测量开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定第二反射点4到导体反射面11之间即电介质腔12的腔长，从而确定流速的大小。

实施例五：测力计

这里介绍两种测力计，利用外壳的刚度和变形，或利用外壳端面梁或膜片的刚度和挠度，可以做出测力计。

如图13(a)所示，第一种测力计，利用外壳1端面连接的梁或膜片15的刚度和挠度做出的小量程测力计，整体结构与实施例三中介绍的加速度传感器类似。外壳1和内杆2一端连接解调装置100；外壳1的另一端连接有膜片或梁15等带有一定刚度的结构，连接材料可以是导体，也可以是绝缘体；第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置100之间，第二反射点为外壳1或内杆2的端面，两个反射点均为固定点，所以第二反射点4到导体反射面11之间的距离变化量等于第一反射点3到导体反射面11之间的距离变化量；膜片或梁15靠近外壳1和内杆2的第一侧面为导体反射面11；内杆2的端面与膜片或梁15的第一侧面11之间的电介质腔12无导体连接，有一个较小的距离。当膜片或梁15的中心点受到作用力F时，膜片或梁15的中心点挠度发生变化，从而使得导体反射面11到内杆端面(第二反射点)4之间的距离发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，最终使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生改变。通过谐振频率/谐振腔腔长变化量可以确定第二反射点4到导体反射面11之间电介质腔的腔长变化量，从而确定力的大小。

如图13(b)所示，第二种测力计，利用外壳1的刚度和变形做出的大量程测力计。外壳和内杆一端连接解调装置100；外壳的另一端连接一个导体反射面11，导体反射面的载体36可以很厚，近似认为是刚体；第一反射点3固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点4为内杆2的端面，两个反射点均为固定点，所以第二反射点4到导体反射面11之间的距离变化量等于第一反射点3到导体反射面11之间的距离变化量；导体反射面11与外壳1固定且不和内杆2接触，内杆2的端面距离导体反射面有一定的距离；当导体反射面11的载体36受到拉力或压力时，外壳1会发生拉伸或压缩，外壳材料的弹性为E，材料受拉压区域的净面积为A，从第一反射点3到导体反射面11之间的距离为L，受力后谐振频率发生，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量可以确定第二反射点4到导体反射面11之间电介质腔的腔长的变化量，从而得到导体反射面到内杆端面(第二反射点)之间的距离变化量为Δd，求出的作用力为F＝EA·Δd/L。

实施例六：应变计

如图14所示，所述传感器内具有第一反射点3、第二反射点4、导体反射面11，第一反射点3固定在外壳和内杆端面与解调装置100之间，第二反射点4为外壳1或内杆2的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点；其中，所述第一反射点3附近的外壳外部固定凸起的结构作为第一固定点41，通常情况下，第一反射点3和第一固定点41在同一位置或相距不远；所述导体反射面11处的外壳外部固定凸起的结构作为第二固定点42，通常情况下，导体反射面11和第二固定点42在同一位置或相距不远。所述第一固定点41和所述第二固定点42之间的距离为L；所述第二反射点4为内杆2的端面，距离导体反射面11有一定距离，第二反射点4与导体反射面11之间不接触，中间是电介质腔12，也可以在第二反射点4和导体反射面11之间的电介质腔腔内填充固体或液体；外壳1和内杆2的一端或外壳的外壳壁上连接解调装置100。外壳1可以由两段导体材料构成，两段外壳之间采用嵌套结构或导体波纹管43等结构连接；外壳1也可以不分段，应变发生变化时，外壳材料发生拉伸或压缩；内杆是一个刚体，不分段，第二反射面4为内杆端面。

通过所述第一固定点41和所述第二固定42点能够将所述应变计固定到待检测的物体上或者埋入待检测的介质中，例如固定到钢筋上或混凝土内，第一固定点41和第二固定42之间的初始距离为L，点所述待检测的物体或介质发生应变时能够带动所述两个固定点发生相对移动Δd，从而带动所述第一反射点3和导体反射面11之间发生相对位移Δd，由于第一反射点3和第二反射点4之间的距离固定，所以第一反射点3和导体反射面11之间发生的相对位移等于第二反射点4和导体反射面11之间发生的相对位移，即电介质腔的腔长发生变化，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量可以确定第二反射点4到导体反射面11之间电介质腔的腔长的变化量Δd，从而得到导体反射面到内杆端面的距离的变化量为Δd，从而得到应变的大小为ε＝Δd/L。

实施例七：倾斜仪

1)基于柔性绳或弹性杆的第一种水平放置的单向倾斜仪

所述传感器内具有第一反射点3、第二反射点4、导体反射面11，第一反射点3固定在外壳和内杆端面与解调装置100之间，第二反射点4为外壳1和内杆2的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点；优选的，外壳1和内杆2的端面是同一个断面，该断面为第二反射点4。外壳1上固定有支架54，用来悬挂柔性绳或两端铰接的弹性杆53，重物52悬挂在柔性绳或两端铰接的弹性杆53的下方。重物52靠近外壳1和内杆2端面4的第一端面为导体材料制作的导体反射面11。当被测物体带动倾斜仪发生倾斜时，支架54和第二反射4点会随着被测物体发生倾斜，导体反射面4和重物52则在重力作用下保持原状态或仅发生转动，因此导体反射面4和重物52会左相对第二反射点4发生移动，从而使得导体反射面11到第二反射点4之间的距离发生变化，即电介质腔12的腔长发生变化，最终使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，通过谐振频率/谐振腔腔长的变化量，可以确定电介质腔12的腔长变化量，从而确定倾斜角度的大小。如图15(a)所示，第一种工况：导体反射面11与第二反射点4对应的端面平行放置时，采用左右放置的两根或更多平行且等长的柔性绳或两端铰接的弹性杆53悬挂重物，柔性绳或弹性杆53与支架54和重物的四个连接点构成的平面平行于外壳和内杆的轴线；当这些等长柔性绳或两端铰接的弹性杆53在支架54上的固定点的连线不垂直于外壳1和内杆2的轴线时，倾斜角度改变后，导体反射面11与第二反射点4对应的端面始终平行，更方便测量和标定。优选的，采用两根等长柔性绳或两端铰接的弹性杆42，且这两根柔性绳或两端铰接的弹性杆53在支架54上的固定点的连线平行于外壳1和内杆2的轴线。此时柔性绳或两端铰接的弹性杆53的长度为L，当所述倾斜仪的倾斜角度在所述两根柔性绳或两端铰接的弹性杆53构成的平面上发生变化时，导体反射面11始终平行于外壳1和内杆2的端面，通过谐振频率/谐振腔腔长变化量可求出第二反射点4与导体反射面之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd，从而得到倾斜角度的变化量为Δθ＝arcsin(Δd/L)。

如图15(b)所示，第二种工况：采用前后放置的两根等长柔性绳53悬挂重物，两根柔性绳与直接和重物的四个固定点构成的平面垂直于外壳和内杆的轴线；或采用两端刚接的弹性杆53，弹性杆数量可以是一根弹性杆，或两根弹性杆，或多根弹性杆，弹性杆的两端与支架和重物刚性连接。柔性绳或两端刚接的弹性杆53的长度为L，底部悬挂重物52，倾斜角度改变后，导体反射面11与第二反射点4对应的端面之间的夹角会发生变化。柔性绳或两端刚接的弹性杆长度为L，当所述倾斜仪的倾斜角度在所述两根柔性绳或两端刚接的弹性杆53构成的平面上发生变化时，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量可求出第二反射点4与导体反射面11之间的电介质腔12的腔长的变化量Δd，需要通过标定得到距离变化量Δd与倾斜角度变化量Δθ之间的关系。

2)基于柔性绳或弹性杆的第一种水平放置的双向倾斜仪

如图16所示，采用两个不平行且水平放置的电介质腔的腔长测量装置，分别刚性固定到倾斜仪的顶板、底面或侧壁58上。两个腔长测量装置101，外壳和内杆在同一个端面上，该端面作为第二反射点。第一种工况，顶板58固定有至少三根或三根以上等长且平行的柔性绳或两端铰接的弹性杆53，且柔性绳或两端铰接的弹性杆53与顶板58或重物55的所有固定点不在一条直线上，此时电介质腔的腔长变化量只与绳长/杆长和倾角有关，与绳或杆的数量以及位置无关，为了方便加工，优选使用三根平行且等长的柔性绳或两端铰接的弹性杆。等长的柔性绳或两端铰接的弹性杆53底部悬挂重物55，且重物55有与等长柔性绳或两端铰接的弹性杆53平行的竖直面分别作为两个腔长测量装置的导体反射面11，由导体材料制作；第二种工况，使用一根或多根弹性杆刚性连接顶板和重物，且重物上的两个导体反射面的法线不平行；

第一种工况：使用三根平行且等长的柔性绳或两端铰接的弹性杆53连接顶板58和重物55，柔性绳或弹性杆分别与顶板和重物固定的三个固定点构成的两个三角形是全等三角形。将所述倾斜仪固定到被测物体上，为了方便加工，使用三根平行且等长的柔性绳或两端铰接的弹性杆53，柔性绳或两端铰接的弹性的长度为L；或使用三根等长的弹性杆53，弹性与顶板58和重物55均采用铰接连接。当所述三根柔性绳或两端铰接的弹性杆55与顶板和重物的三个交点不在一条直线上时，两个倾斜方向分别为绕X轴倾斜和绕Y轴倾斜；三根绳下方悬挂有一个重物11，重物其中作为导体反射面11的两个面的法线分别为X轴和Y轴。两个腔长测量装置101的外壳内杆的端面在同一断面上，且轴线分别垂直于这两个导体反射面11，两个腔长测量装置的外壳和内杆的端面与这两个导体反射面保持一定的距离，即电介质腔的腔长。当倾斜仪绕着X轴和Y轴均发生倾斜后，两个腔长测量装置的第二反射点到导体反射面之间的距离发生变化，使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，可求出两个腔长测量装置的第二反射4点到导体反射面11之间电介质腔12的腔长变化量分别为Δd₁和Δd₂。通过第一个腔长测量装置的第二反射点到导体反射面之间电介质腔的腔长变化量Δd₁和绳或杆长度L的大小，可确定出倾斜仪绕X轴的倾斜角度变化量Δθ₁＝arcsin(Δd₁/L)；通过第二个腔长测量装置的第二反射点到导体反射面之间电介质腔的腔长变化量Δd₂和绳或杆长度L的大小，可确定出倾斜仪绕Y轴的倾斜角度变化量Δθ₂＝arcsin(Δd₂/L)。只要柔性绳或两端铰接的弹性杆平行且等长，数量大于等于3根，且所有柔性绳或两端铰接的弹性杆57与顶板58和重物55的固定点的连线不在一条直线上，两个方向的倾斜角度均可使用该工况的计算方法求得。其中，当使用三个或以上与顶板固定点不在一条直线上的平行且等长的弹性杆铰接连接顶板和重物时，计算方法同所述第一种工况；

第二种工况：使用弹性杆53刚性连接顶板58和重物55，将所述倾斜仪固定到被测物体上，使用一根弹性杆，或两根弹性杆，或三根以上弹性杆，弹性杆长度均为L，弹性杆53与顶板和重物刚性连接。当倾斜仪绕着X轴和Y轴均发生倾斜后，通过两个腔长测量装置的谐振频率变化量可求出第二反射点4与导体反射面11之间的电介质腔12的腔长变化量Δd₁和Δd₂，需要通过标定得到两个介质腔的腔长变化量Δd₁、Δd₂与倾斜角度变化量Δθ₁、Δθ₂之间的关系。

当使用三个或以上与顶板固定点不在一条直线上的弹性杆铰接连接顶板和重物时，计算方法同第一种工况。

3)基于压强传感器的第二种单向倾斜仪

如图17(a)所示，利用压强差的原理，使用两个压强传感器做成单向倾斜仪，所述倾斜仪包括一个固定到被测物体上的密闭容器59，所述密闭容器的底部有一定深度的液体33，利用倾斜后，两个压强传感器的压强差值来确定倾斜角度，这样可以消除温度的影响，无需温度补偿。采用按照实施例二介绍的压强传感器，外界端面结构可以使用扩孔的，也可以使用不扩孔的，还可以使用波登管压强传感器。

当两个压强传感器刚性固定到容器内部的顶板、底板或侧面时，两个压强传感器随着被测物体的倾斜发生转动。两个压强传感器左右放置，两个压强传感器轴线平行且两条轴线的平行间距为d。外壳和内杆的端面在下方，两个测压膜片15或波登管端面膜片浸入液体中，并且距离容器59的底部相等。当被测物体带动密闭容器59在两个压强传感器的轴线构成的平面内发生倾斜时，两个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化；又由于两个压强传感器的轴线始终平行，所以两个压强传感器的轴线间距随着倾斜角度的变化也会发生变化。通过测量开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定第二反射点4到导体反射面11之间电介质腔12的腔长变化量，根据压强传感器标定的数据，得到两个压强传感器的压强变化量，求出浸入深度的变化量ΔL₁和ΔL₂，ΔL₁和ΔL₂有正负号，最终可确定出倾斜角度的变化量为Δθ＝arctan[(ΔL₂-ΔL₁)/d]。

当两个左右放置的压强传感器的顶部通过柔性绳或两端铰接的弹性杆53连接到容器59内部的顶板时，两个固定点之间的间距是d，在重力作用下，两个压强传感器的轴线始终竖直，不随着被测物体的倾斜发生转动。外壳和内杆的端面在下方，两个测压膜片或波登管端面膜片15浸入液体33中，并且距离容器底部相等。当被测物体带动密闭容器在两个压强传感器的轴线构成的平面内发生倾斜时，两个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₁和ΔL₂，最终可确定出倾斜角度的变化量为Δθ＝arcsin[(ΔL₂-ΔL₁)/d]。

4)基于压强传感器的第二种双向倾斜仪

如图17(b)所示，利用压强差的原理，使用三个压强传感器做成双向倾斜仪，所述倾斜仪包括一个固定到被测物体上的密闭容器，所述密闭容器的底部有一定深度的液体，利用倾斜后，三个压强传感器的压强差值来确定倾斜角度，这样可以消除温度的影响，无需温度补偿。

当三个压强传感器刚性固定到容器内部时，三个压强传感器随着被测物体的倾斜发生转动。只要三个压强传感器的轴线与水平面的三个交点不在一条直线上，均可做成双向倾斜仪；所述密闭容器的底部装有液体，所述三个压强传感器测压膜片或波登管端面膜片浸入液体中，并且距离容器底部相等。当所述三个压强传感器的轴线与水平面的三个交点构成一个直角三角形时，两个直角边分别是倾斜方向的X轴和Y轴，该结构方便标定和加工制作，为优选结构，三个压强传感器的分布图如图17(b)所示；第一个压强传感器和第二个压强传感器轴线的平行间距为d₁，第二个压强传感器和第三个压强传感器之间轴线的平行间距为d₂；当倾斜仪绕着X轴和Y轴均发生倾斜后，第一个压强传感器和第二个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₁和ΔL₂，再根据平行间距d₁的大小，可以确定出倾斜仪绕X轴的倾斜角度的变化量为Δθ₁＝arctan[(ΔL₂-ΔL₁)/d₁]；第二个压强传感器和第三个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₂和ΔL₃，再根据平行间距d₂的大小，可以确定出倾斜仪绕Y轴倾斜角度的变化量为Δθ₂＝arctan[(ΔL₃-ΔL₂)/d₂]。

当三个压强传感器顶部通过柔性绳或两端铰接的弹性杆连接到容器内部的顶板时，在重力作用下，三个压强传感器的轴线始终竖直，不随着被测物体的倾斜发生转动。三个压强传感器的轴线与水平面的三个交点不在一条直线上；所述密闭容器的底部装有液体，所述三个压强传感器测压膜片或波登管端面膜片浸入液体中，并且距离容器底部相等。当所述三个压强传感器的轴线与顶板的三个交点构成一个直角三角形时，两个直角边分别是倾斜方向的X轴和Y轴；第一个压强传感器和第二个压强传感器轴线的平行间距为d₁，第二个压强传感器和第三个压强传感器之间轴线的平行间距为d₂；当倾斜仪绕着X轴和Y轴均发生倾斜后，第一个压强传感器和第二个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₁和ΔL₂，再根据平行间距d₁的大小，可以确定出倾斜仪绕X轴的倾斜角度变化量Δθ₁＝arcsin[(ΔL₂-ΔL₁)/d₁]；第二个压强传感器和第三个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₂和ΔL₃，再根据平行间距d₂的大小，可以确定出倾斜仪绕Y轴倾斜角度变化量Δθ₂＝arcsin[(ΔL₃-ΔL₂)/d₂]。

实施例八：滑移传感器

1)单向滑移计

如图18(a)所示，使用两个测量第二反射点4到导体反射面11之间距离的电介质腔的腔长测量装置，做成测量单向水平滑移量以及纵向分离量的滑移计，研究介质A相当于介质B在轴向和法向的相对位移。64是与滑移计载体61固定的介质A；65是与双斜面载体63固定的介质B；所述的两个电腔长测量装置，分别为第一腔长测量装置和第二腔长测量装置。每个位移传感器的外壳1和内杆2导体区域的端面在一个平面上，即第二反射点4所在的平面，而且该平面平行于导体反射面11。所述两个斜孔是固定到介质A上的滑移计载体61的两个斜孔，分别通过并固定第一腔长测量装置和第二腔长测量装置的外壳，两个斜孔的轴线垂直于两个斜面。所述双斜面是固定到介质B上的双斜面载体63的两个导体材料做成的斜面，分别为第一斜面和第二斜面，双斜面的两个斜面分别为第一腔长测量装置和第二腔长测量装置对应的第一导体反射面和第二导体反射面。

所述滑移计载体61固定在介质A上，第一腔长测量装置的外壳固定在滑移计载体61的第一斜孔内，所述第二腔长测量装置的外壳固定在滑移计载体61的第二斜孔内，所述第一腔长测量装置外壳和内杆的端面正对且平行于第一斜面，所述第二腔长测量装置外壳1和内杆2的端面正对且平行于第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面为双斜面载体63的两个斜面，所述双斜面载体63固定在介质B上；所述两个斜面的法向量构成的二阶矩阵的秩等于2，其中，所述第一斜面的法向量为(l₁,n₁)^T，第二斜面的法向量为(l₂,n₂)^T，所述两个斜面相对于水平面的倾斜角度θ₁和θ₂在-90°到90°之间；

所述第一腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点4到第一导体反射面11(第一斜面)的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₁，所述第二腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点4到第二导体反射面11(第二斜面)的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₂。两个距离变化量，即电介质腔的腔长变化量Δd₁和Δd₂，均可通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长得到。通过所述两个距离变化量(电介质腔的腔长变化量)和两个斜面的法向量，能够得到所述介质A相对于所述介质B的水平滑移量Δx和纵向分离量Δz：

图18(a)为本申请实施例的单向滑移计的示意图。本实施例研究的就是介质A相对介质B的相对水平滑移量和相对纵向位移量。常用的是研究钢构件和混凝土之间的相对滑移，例如：A表示混凝土，B表示钢构件。单向滑移计主要包括：两个腔长测量装置；双斜面；固定腔长测量装置的带两个斜孔的载体61，固定的是腔长测量装置的外壳1，内杆可以通过61上的两个斜孔，而且这两个斜孔分别垂直于双斜面载体63的两个斜面11；滑移计的密封装置62，一般用较软的材料制作，防止滑移计上半部分相对下半部分发生滑移时，有水汽和粉尘等物体的浸入；滑移计下半部双斜面的载体63要固定到介质B上；两个双斜面在双斜面载体63上，两个斜面可以是相同角度，可以是不同角度，角度范围可以是-90°到90°之间；64是固定载体61的介质A。

2)双向滑移计

如图18(b)所示，与单向滑移计的原理一样，只是增加了第三个斜面。使用三个测量第二反射点4到导体反射面11之间距离的电介质腔的腔长测量装置，做成测量双向水平滑移量以及纵向分离量的滑移计，研究介质A相当于介质B在平面两个方向以及法向的相对位移。每个腔长测量装置的外壳和内杆导体区域的端面在一个平面上，即第二反射点所在的平面，而且该平面平行于导体反射面，即平行于斜面。所述三个斜孔是固定到介质A上的滑移计载体的三个斜孔，分别通过并固定第一腔长测量装置、第二腔长测量装置和第三腔长测量装置的外壳，三个斜孔的轴线垂直于三个斜面。所述三个斜面是固定到介质B上的三斜面载体上的三个斜面，分别为第一斜面、第二斜面和第三斜面，三斜面的三个斜面分别为第一腔长测量装置、第二腔长测量装置和第三腔长测量装置对应的第一导体反射面、第二导体反射面和第三导体反射面。

所述三个腔长测量装置通过外壳固定在三个斜孔内，所述三个腔长测量装置外壳和内杆的端面，即第二反射点，分别平行于三个斜面；所述三个斜面的法向量构成的三阶矩阵的秩等于3，其中，所述第一斜面的法向量为(l₁,m₁,n₁)^T，第二斜面的法向量为(l₂,m₂,n₂)^T，第三斜面的法向量为(l₃,m₃,n₃)^T，所述三个斜面相对于水平面的倾斜角度θ₁、θ₂和θ₃在-90°到90°之间；

所述第一腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点到第一导体反射面(第一斜面)的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₁，所述第二腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点到第二导体反射面(第二斜面)的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₂，所述第三腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点到第三导体反射面(第三斜面)的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₃；三个距离变化量，即电介质腔的腔长变化量Δd₁、Δd₂和Δd₃，均可通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长得到。通过所述三个距离变化量(电介质腔的腔长变化量)和三个斜面的法向量，能够得到所述第一物体相对于所述第二物体的水平滑移量Δx、Δy和纵向分离量Δz：

实施例九：位移传感器

1)基于弹簧和膜片的位移传感器

如图19(a)和(b)所示，位移传感器通过弹簧72和膜片15，将较大的位移变化量转换成较小的膜片挠度变化量；膜片15靠近电介质腔的腔长测量装置的一侧为导体反射面11。使用一个测量第二反射点4到导体反射面11距离的电介质腔的腔长测量装置做成位移传感器。腔长测量装置外壳1和内杆2的左端面连接解调装置，右端面为第二反射点4，第二反射点4的右边一定距离处放有膜片15，膜片15的法线和外壳内杆的轴线重合，膜片15的左端面为导体反射面11。膜片15的右端面是一个顶着膜片中心点的推杆71，推杆的右边有支挡结构，支挡结构的右边是弹簧72，弹簧右边也有一个支挡结构73，该支挡机构和探杆74是一个零件。

当位移发生变化时，探杆73移动，弹簧72的压缩量发生变化，弹力发生变化，通过推杆71，使得作用到膜片15上的力发生变化，最终使得膜片15的挠度发生变化，从而使得导体反射面到第二反射点之间的距离发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，最终使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化。通过标定，可以得到谐振频率/谐振腔腔长和位移之间的关系。

当外壳1端面有扩口时，可以加大膜片的直径，增加位移传感器的灵敏度，如图19(b)所示。

2)基于斜面进行位移折减的位移传感器

图20(a)为本申请实施例的反射式的通过斜面对位移进行折减的位移传感器的示意图。主要包括：实施例一中的电介质腔的腔长测量系统，斜面81，位移传感器探杆74，对探杆进行端面密封的密封圈86，直线轴承的外壳84，直线轴承85，支挡块体83，位移传感器外壳82，固定腔长测量装置上外壳1的固定装置87，防晃滑块88，弹簧72，位移传感器端面的密封塞89。位移传感器使用斜面作为导体反射面11，腔长测量装置的外壳1和内杆2的轴线垂直于斜面11。斜面11与位移计所测量的水平位移方向之间有一个夹角θ，θ的范围是-90°到90°之间，即斜面可以向左倾斜，也可以向右倾斜，位移计的轴线始终垂直于斜面，位移计的量程越大，θ越小。当位移发生变化时，位移折减原理是通过斜面将水平方向较大的位移变化量，变成斜面法线方向较小的移动量，即电介质腔12的腔长只发生较小的变化。其中腔长测量装置的外壳1和内杆2导体区域的端面在一个平面上，即第二反射点4所在的平面，而且该平面平行于导体反射面11，即腔长测量装置的轴线平行于斜面的法线。斜面靠近位移传感器的一侧为导体反射面11。

斜面的倾斜角度是已知量θ，当位移计探杆的水平位移量为w时，开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，从而得到腔长测量装置第二反射点4到导体反射面/斜面11的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd＝w·sinθ。通过谐振频率/谐振腔腔长的变化量可以确定第二反射点4到导体反射面11之间电介质腔的腔长的变化量Δd，得到位移的大小w＝Δd/sinθ。在电介质腔12的腔长的最大值和最小值不变的情况下，可以通过减小斜面斜率的方法增大位移传感器的量程。

3)基于折叠式杠杆结构进行位移折减的位移传感器

图20(b)为本申请实施例的基于折叠式杠杆结构进行位移折减的位移传感器的结构示意图。折叠杠杆折数较少的一侧折叠的端面固定有导体反射面11，能够将轴线方向较大的位移变化量，变成导体反射镜11在轴线方向较小的移动量。解调装置100在左边，从左往右依次是解调装置、电介质腔的腔长测量装置，导体反射镜、M个折叠、折叠的固定点、N个折叠和探杆。电介质腔的腔长测量装置的外壳1和内杆2的端面在一个平面上，即第二反射点4所在的平面，而且该平面平行于导体反射面11，即电介质腔的腔长测量装置的轴线垂直于导体反射面11，电介质腔的腔长测量装置的轴线和折叠端面探杆的运动方向相同。

通过折叠杠杆结构对位移进行折减。折叠杠杆有多个转轴，由于电介质腔的腔长测量装置的第二反射点4到导体反射面11之间的电介质腔12的腔长变化量较小，所以折叠杠杆结构的固定转轴91是靠近导体反射面11的，即固定转轴91到导体反射面4对应的折叠数较少，有M个折叠，常用一个折叠结构92；折叠的固定转轴91到位移传感器探杆95这部分的折叠数较多，有N个折叠。此外，可以改变每个折叠结构的杆长。一般情况下，折叠的固定点到位移传感器探头这部分的折叠较长，每一个折叠的长度的一半为L；折叠的固定点到导体反射镜对应的折叠较短，每一个折叠的长度的一半为a。此时，右边的探杆移动的位移量为w，第二反射点4到导体反射面11之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量Δd为：

位移变化量w和电介质腔的腔长变化量Δd成正比。通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长的变化量可以确定第二反射点到导体反射面之间的距离变化量Δd，即电介质腔的腔长变化量Δd。由于第二反射点4到导体反射面11之间的电介质腔的腔长变化范围有限，所以设计传感器时，位移传感器的量程越大，Na与ML的比值越小；位移变化量和电介质腔的腔长变化量始终成正比。

4)基于齿轮进行位移折减的位移传感器

基于齿轮进行位移折减的位移传感器，机械结构包括各种齿轮的组合，包含不同种类的齿轮或双层齿轮、齿条、蜗杆等构件，将较大的位移通过一系列的齿轮、齿条、蜗杆等构件对位移进行折减，使得第二反射点4到导体反射面11之间电介质腔12的腔长发生较小的变化，其变化量为Δd，即电介质腔的腔长变化量为Δd。位移变化量和Δd始终成正比。电介质腔的腔长测量装置的外壳和内杆导体区域的端面在一个断面上，即第二反射点4所在的平面，而且该平面平行于导体反射面11，即腔长测量装置的轴线垂直于导体反射面11。

图20(c)为本申请实施例的基于双层齿轮进行位移折减的位移传感器的结构示意图。位移传感器探杆102通过固定在外壳1上的直线运动轴承109，探杆可以左右移动而不会晃动。位移传感器探杆102端面带有第一齿条103，位移发生变化时，带动第一齿条103移动，齿条103对接双层齿轮104上的大直径齿轮，双层齿轮上的小直径齿轮对接第二齿条107，该齿条的端面固定有导体反射面11的载体15，载体的左端面为导体反射面11，导体反射面11的法线与腔长测量装置外壳1和内杆2的轴线平行，且腔长测量装置的外壳1、双层齿轮的转轴106和直线运动轴承84均固定到基板116上。位移发生较大变化时，通过双层齿轮进行位移折减，使得带有导体反射面的齿条发生较小的位移变化，即第二反射点4到导体反射面11之间的电介质腔12的腔长发生较小的变化，变化量为Δd。通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长的变化量，可以确定第二反射点到导体反射面之间的电介质腔12的腔长变化量Δd。通过标定，可以得到位移变化量与Δd之间的线性关系式。如果位移传感器的量程较大，一个双层齿轮对位移的折减不够，可以通过多个双层齿轮的组合对位移进行折减。

图20(d)为本申请实施例的基于蜗杆113进行位移折减的位移传感器的结构示意图。位移传感器探杆102带有第一齿条103，位移发生变化时，带动第一齿条103移动，第一齿条103对接带有蜗杆113的第一齿轮112，即一个齿轮112和一个蜗杆113共用一个转轴111，齿轮转动带动蜗杆转动。蜗杆113对接第二齿轮110，此时，较大的位移转通过蜗杆进行折减，带动第二齿轮110发生较小转动。第二齿轮110对接第二齿条107，第二齿条的端面是导体反射面的载体15，载体15的左端面是导体反射面11，导体反射面11的轴线与腔长测量装置外壳1和内杆2的轴线平行，且腔长测量装置的外壳1、齿轮106的转轴、蜗杆113的转轴111、固定转轴111的轴承114和两个直线运动轴承84均固定到基板116上。通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长的变化量可以确定第二反射点4到导体反射面11之间的电介质腔12的腔长变化量Δd。通过标定，可以得到位移变化量w与电介质腔的腔长变化量Δd之间的线性关系。

实施例十：基于测量折射率的传感器

图21为本申请实施例的测量折射率或腐蚀的传感器的结构示意图。两者的原理相同，均在第二反射点到导体发射面之间距离不变的情况下，即电介质腔的腔长不变的情况下，通过测量第二反射点到导体反射面之间的电介质腔腔内填充的物质的折射率来反映这些参数。

1)测量折射率的传感器

第一种折射率传感器，电介质腔的腔长测量装置的外壳1和内杆2在左，导体反射面11在右，每个腔长测量装置的内杆导体区域的右端面作为第二反射点4，内杆导体区域的端面4和导体反射面11之间不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，即电介质腔腔内没有电阻率小于预设阈值的导体；外壳1导体区域的端面和内杆端面可以是同一个平面，也可以在内杆端面的右边，此时外壳和导体反射面之间可以用导体连接，也可以用绝缘体连接，也可以不连接。导体反射面11在第二反射点4的右端，第二反射点4所在的平面平行于导体反射面11，第二反射点4和导体反射面11之间的几何距离d保持不变，即电介质腔12的几何腔长d不变。第二反射点4左端的外壳1和内杆2之间带有密封结构116，使得待测折射率的液体、固体或气体均填充在第二反射点4所在平面与导体反射面11之间。由于电介质腔腔内填充物的折射率不同，所以导致放入填充物前后，测出的电介质腔的实际腔长发生变化，该腔长大小d'与折射率的大小有关，从而导致开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化。通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长的大小，可以确定第二反射点和导体反射面之间的距离d'，即放入填充物后，电介质腔的腔长为d'，通过d和d'的比值可以得到填充的液体或固体或气体的折射率。为了方便测量，外壳1和导体反射面11之间可以部分连接，导体反射面11的结构至少包括多孔结构，方便液体或气体渗入电介质腔的腔内，从而对折射率进行测量。

第二种折射率传感器，外壳和内杆在左，内杆的导体区域和导体反射面11连接，外壳导体区域的端面在内杆端面的左边，即在导体反射面11的左边，此时每个传感器的外壳1导体区域的右端面作为第二反射点4；外壳导体区域的端面4和导体反射面11之间不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接。导体反射面11在第二反射点4的右端，第二反射点4所在的平面平行于导体反射面11，第二反射点4和导体反射面11之间的几何距离d保持不变，即电介质腔12的几何腔长d不变。外壳1与内杆2之间在第二反射点4左端的区域内带有密封结构116，使得待测折射率的液体、固体或气体均填充在第二反射点所在平面与导体反射面之间。电介质腔12的几何腔长d不变，放入填充物后，测出的电介质腔的腔长为d'，通过d和d'的比值可以得到填充的液体或固体或气体的折射率。

2)测量腐蚀的传感器

第一种工况是导体反射面发生腐蚀。测量腐蚀的传感器结构与测量折射率的传感器的结构相同，第二反射点4和导体反射面11之间的距离d保持不变，即电介质腔12的几何腔长d不变。在第二反射点4和导体反射面之间11之间的电介质腔12为空腔，导体反射面11的载体15可以是实心的，也可以做成孔隙结构，加大腐蚀面积，增加传感器的灵敏度。导体反射面11的材料选择可以发生腐蚀的材料，例如建筑钢。外壳1与导体反射面11之间也采用部分连接或者用孔隙结构连接，使得液体或气体更容易浸入电介质腔内部。导体反射面11的材料发生腐蚀后，会产生腐蚀产物，例如铁锈，使得第二反射点4到导体反射面11之间电介质腔12腔内的电介质的折射率发生变化，从而改变开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长。根据开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长的变化量，可测出电介质腔的腔长变化量，并得到折射率的变化量，从而确定腐蚀程度。

第二种工况是导体反射面不发生腐蚀。当导体反射面11的载体15不发生腐蚀时，要保证外界的腐蚀产物可以浸入外壳1和导体反射面11之间的电介质腔区域。可以将导体反射面11做成孔隙结构，也可以将外壳1与导体反射面11之间采用部分连接或者用孔隙结构连接。当腐蚀产物浸入外壳1和导体反射面11之间的电介质腔12时，该区域的折射率发生改变，从而改变开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长。通过谐振频率/谐振腔腔长的变化量和电介质腔的几何腔长d的大小，可以测出折射率的变化量，从而确定腐蚀程度。

Claims (32)

1.一种电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置包括：传感器、解调装置；其中，

所述传感器包括开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔、第一反射点、第二反射点、导体反射面、电介质腔；其中，所述第一反射点设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第一位置处，所述第二反射点设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第二位置处，所述导体反射面设置在所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第三位置处，所述第一反射点和所述第二反射点之间不发生相对移动，所述第一反射点和所述第二反射点的反射率大于等于预设阈值；所述第二反射点与所述导体反射面之间为电介质腔，所述电介质腔腔内的电介质是导体或绝缘体，是固体、液体或气体；所述导体反射面能够发生移动或变形，导致所述电介质腔的腔长发生变化；所述电介质腔的腔内介质的折射率可以发生变化，导致所述电介质腔的腔长发生变化；

所述解调装置与所述传感器相连，所述解调装置包括解调主板和同轴电缆，用于对所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内的微波信号进行分析，得到所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔长，其中，所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的腔长为所述第一反射点与所述第二反射点之间的距离，且该距离受到所述第二反射点和所述导体反射面之间距离变化的影响；当所述第一反射点和所述第二反射点之间距离不变且所述第二反射点和所述导体反射面之间距离发生变化时，所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率会发生变化，基于所述谐振频率的变化量确定所述第二反射点和所述导体反射面之间的距离，所述第二反射点和所述导体反射面之间距离为所述电介质腔的腔长。

2.根据权利要求1所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述传感器还包括外壳、或者外壳加内杆，所述外壳为所述传感器的外导体，所述内杆为所述传感器的内导体；其中，

所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的一端连接至射频同轴电缆转接头，所述射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接至所述解调主板；或者，所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的一端直接连接至解调主板上；

所述开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的另一端，外壳端面与导体反射面之间用导体连接，内杆端面与导体反射面之间用绝缘体或电阻率大于等于预设阈值的导体连接，这种情况下，第二反射点是内杆导体区域的端面；或者，内杆端面与导体反射面之间用导体连接，外壳端面与导体反射面之间用绝缘体或电阻率大于等于预设阈值的导体连接，这种情况下，第二反射点是外壳导体区域的端面；或者，外壳和内杆端面与导体反射面之间均用绝缘体或电阻率大于等于预设阈值的导体连接且外壳和内杆的端面在同一断面上，这种情况下，第二反射点是外壳和内杆的端面；或者，外壳和内杆端面与导体反射面之间均用绝缘体或电阻率大于等于预设阈值的导体连接且外壳和内杆的端面不在同一断面上，这种情况下，第二反射点介于外壳端面和内杆端面之间。

3.根据权利要求1所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置为反射式腔长测量装置，在所述反射式腔长测量装置中：

所述传感器的一端连接射频同轴电缆转接头，所述射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接所述解调主板；或者，所述传感器的一端直接连接在解调主板上，即传感器的一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；或者，所述解调主板直接连接在贯穿外壳壁的同轴射频转接头上，该同轴射频转接头有一段导体插入到外壳内部；

所述传感器的另一端为第二反射点和导体反射面。

4.根据权利要求1所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置为透射式腔长测量装置，在所述透射式腔长测量装置中：

所述传感器的一端连接第一射频同轴电缆转接头，所述传感器的外壳壁连接第二射频同轴电缆转接头，所述解调主板的一端通过同轴电缆连接所述第一射频同轴电缆转接头，所述解调主板的另一端通过同轴电缆连接所述第二射频同轴电缆转接头；或者，

所述传感器的一端连接第一射频同轴电缆转接头，所述解调主板的一端通过同轴电缆连接所述第一射频同轴电缆转接头；所述传感器的外壳壁直接连接解调主板，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；或者，

所述传感器的一端直接连接在解调主板上，即传感器的一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述传感器的外壳壁连接第二射频同轴电缆转接头，所述第二射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接所述解调主板；或者，

所述传感器的一端直接连接在解调主板上，即传感器的一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述传感器的外壳壁上直接连接解调主板，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板。

5.根据权利要求4所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置为透射式腔长测量装置时，所述腔长测量装置至少具有以下模式：正反馈环路模式、无环路模式；其中，

在所述正反馈环路模式中，所述解调主板包括：定向耦合器、波形放大器、计频器/频谱仪；

在所述无环路模式中，所述解调主板为矢量网络分析仪、或微波发生源加标量网络分析仪、或微波时域反射仪、或解调频谱的解调电路板。

6.根据权利要求5所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述正反馈环路模式包括：微波正反馈环路、基于光电振荡器的正反馈环路；其中，

在所述微波正反馈环路中，包括：同轴电缆环路、微波定向耦合器、微波放大器或者微波功率分离器，所述解调主板中的各器件通过同轴电缆环路连接；

在所述基于光电振荡器的正反馈环路中，包括：高速光电解调器、激光或发光二极管光源、光纤环路、光纤耦合器、微波放大器或者光学放大器、微波定向耦合器或者微波功率分离器，所述解调主板中的各器件通过光纤环路连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述传感器内具有：外壳或者外壳加内杆、导体反射面；其中，所述外壳由连续导体形成，所述内杆由连续导体形成，所述导体反射面由连续导体形成，所述连续导体为：单个导电零件、或者多个导电零件连接而成，或者绝缘体上的导体镀层，所述导电零件的材料为导电材料，所述导电材料至少包括：金属、非金属；非金属至少包括：石墨，或碳纤维，或导电陶瓷；

所述导体反射面的形状是实体结构，或者平面结构，或者曲面结构；所述导体反射面的形状是孔隙结构，或者圆形结构，或者长条形结构，或者多个导体拼接而成，或者导体和绝缘体拼接而成；所述导体反射面由单一导体材料构成，或者由不同种类的导体材料构成，或者由一部分导体材料和一部分绝缘体材料构成；所述导体反射面的导体区域是连续的或者非连续的；

所述导体反射面的摆放满足以下要求：要确保外壳和内杆的包络面沿着轴线方向扫掠出的柱体，与导体反射面所在区域有交集，其中，所述导体反射面与外壳和内杆的轴线垂直或者不垂直；所述导体反射面是平面或者是曲面；

所述导体反射面与第二反射点之间端面距离的变化，通过以下至少一种方式来实现：所述导体反射面的移动；所述导体反射面的变形；所述导体反射面与第二反射点之间的电介质的折射率发生改变；

所述导体反射面的尺寸大于等于外壳的直径，对外壳的端面形成全覆盖；或者，所述导体反射面尺寸小于外壳的直径。

8.根据权利要求7所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述外壳的断面为闭合形状或者非闭合形状；

所述传感器包括外壳加内杆的情况下：

所述外壳包裹所述内杆，或者所述外壳不包裹所述内杆；

所述外壳和内杆是一个平面上的两条导体镀层，或者是空间上的两个导体平行杆；

所述外壳与所述内杆同轴，或者所述外壳与所述内杆不同轴。

9.根据权利要求7所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，

在所述第一反射点和所述第二反射点之间，以及所述外壳和所述内杆之间的开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内，填充的介质为以下之一：真空、气体、液体、固体；

在所述第二反射点与所述导体反射面之间的电介质腔腔内，填充的介质为以下之一：真空、气体、液体、固体。

10.根据权利要求7所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述第一反射点和所述第二反射点设置在所述外壳和所述内杆之间；所述第二反射点是所述外壳或所述内杆的端面；或者，当所述外壳和所述内杆都不和所述导体反射面接触，且所述外壳和所述内杆的长度不同时，所述第二反射点介于所述外壳端面和所述内杆端面之间；其中，

所述绝缘体或电阻率大于等于预设阈值的导体是固体、液体或气体；对于所述第一反射点和所述第二反射点中的一个或两个反射点，反射点可以是导体或绝缘体，反射点与所述外壳和所述内杆满足如下位置关系：

反射点与外壳和内杆均用电阻率小于预设阈值的导体连接；或者，

反射点与外壳不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，反射点与内杆用电阻率小于预设阈值的导体连接；或者，

反射点与内杆不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，反射点与外壳用电阻率小于预设阈值的导体连接；或者，

反射点与外壳和内杆均不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接；

所述第二反射点和所述导体反射面满足如下位置关系：

外壳和内杆与导体反射面均不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，且外壳和内杆的导体区域的端面是同一个平面时，第二反射点为外壳和内杆的共同端面；或者，

外壳和内杆与导体反射面均不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，且外壳和内杆的导体区域的端面不是同一个平面时，第二反射点为外壳端面和内杆端面之间的一个点；或者，

外壳与导体反射面用电阻率小于预设阈值的导体连接，且内杆与导体反射面不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接时，第二反射点为内杆的端面；或者，

外壳与导体反射面不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，且内杆与导体反射面用电阻率小于预设阈值的导体连接时，第二反射点为外壳的端面。

11.根据权利要求3所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，在反射式腔长测量装置中：

所述传感器包括外壳加内杆时，所述外壳和所述内杆的第一端均与所述射频同轴电缆转接头连接，所述射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接所述解调主板；或者所述外壳和所述内杆的第一端直接与解调主板连接，即外壳和内杆的第一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述第一反射点和所述第二反射点至少有一部分设置在所述外壳加内杆的包络范围之内；

所述传感器只有外壳且没有内杆时，所述外壳的第一端与所述射频同轴电缆转接头连接，所述射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接所述解调主板；或者外壳的第一端直接与解调主板连接，即外壳的第一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述第一反射点和所述第二反射点设置在所述外壳的包络范围之内。

12.根据权利要求4和5所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，在透射式腔长测量装置中，所述腔长测量装置至少具有以下模式：正反馈环路模式、无环路模式：

所述传感器包括外壳和内杆时，所述外壳和所述内杆的第一端均与第一射频同轴电缆转接头连接，所述第一射频同轴电缆转接头通过第一同轴电缆连接到解调主板上；或者所述外壳和所述内杆的第一端均直接与解调主板连接，即外壳和内杆的第一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述外壳壁与第二射频同轴电缆转接头连接，所述第二射频同轴电缆转接头通过第二同轴电缆连接到解调主板上；或者所述外壳壁直接与解调主板连接，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述第一反射点和所述第二反射点至少有一部分设置在所述外壳加内杆的包络范围之内；

所述传感器只有外壳且没有内杆时，所述外壳的第一端与第一射频同轴电缆转接头连接，所述第一射频同轴电缆转接头通过第一同轴电缆连接到解调主板上；或者所述外壳的第一端直接与解调主板连接，即外壳的第一端可以通过第一射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述外壳壁与第二射频同轴电缆转接头连接，所述第二射频同轴电缆转接头通过第二同轴电缆连接到解调主板上；或者所述外壳壁直接与解调主板连接，即外壳壁可以通过第二射频同轴电缆转接头连接解调主板，也可以直接连接解调主板；所述第一反射点和所述第二反射点至少有一部分设置在所述外壳的包络范围之内；

其中，所述第二射频同轴电缆转接头设置在所述第一反射点和所述第二反射点之间。

13.根据权利要求7所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，

所述第一反射点为导体，且与所述内杆和所述外壳均连接，使所述内杆和所述外壳之间短路；所述第二反射点为所述外壳或所述内杆的端面；

当所述外壳为闭合形状时，所述外壳内部形状是圆形或矩形，所述内杆断面也是圆形或矩形，所述第一反射点在所述外壳和所述内杆之间构成短路，所述第二反射点是所述外壳或所述内杆端面断开形成的高反射；

所述第一反射点是一个尺寸小于预设面积的断面，至少可以通过一根或多根圆杆或者方杆垂直于传感器内杆的轴线方向放置，或者在外壳和内杆之间固定一个有一定透射率的多孔结构，所述第一反射点覆盖所述外壳和所述内杆之间区域的面积小于所述外壳和所述内杆之间包络面积；所述第一反射点对所述外壳和所述内杆构成短路，或者所述外壳和所述内杆之间连接件的电阻大于等于预设阈值，或者所述外壳和内杆之间无连接件；所述第二反射点是外壳端面，或内杆端面，或外壳导体区域的端面和内杆导体区域的端面之间的一个点；所述导体反射面与所述外壳和所述内杆不同时用电阻率小于预设阈值的导体连接；

所述第一反射点和所述第二反射点的位置固定，通过改变所述导体反射面到第二反射点之间的距离，能够实现对位移、或应变、或压强、或角度、或液位、或流速的测量；其中，通过以下至少一种方式改变所述导体反射面到所述第二反射点之间的距离：所述导体反射面的移动，所述导体反射面的变形，所述导体反射面和第二反射点之间的介质的折射率的改变。

14.根据权利要求7所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，

通过改变所述内杆断面形状和尺寸来调节反射率，可去掉在所述外壳和所述内杆之间添加的第一反射点，将射频同轴电缆转接头与所述外壳和所述内杆连接处作为第一反射点；其中，将射频同轴电缆转接头与所述外壳和所述内杆连接处作为第一反射点时，所述内杆直径与所述外壳内径比值介于0到1之间；或者，

将第一反射点设置在所述外壳和所述内杆连接射频同轴电缆转接头的位置；或者，将第一反射点设置在所述外壳和所述内杆连接解调频谱的解调电路板的位置，其中，外壳和内杆的第一端面直接连接解调电路板，或者外壳和内杆的第一端面通过射频同轴电缆转接头连接解调电路板。

15.根据权利要求2至7中任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于压强传感器中；

外壳和内杆一端连接解调装置；外壳的另一端连接膜片，连接材料是导体或者是绝缘体，膜片是导体或者膜片的第一侧面有导体镀膜；第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳或内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点；膜片靠近外壳和内杆的第一侧面为导体反射面；内杆端面与膜片的第一侧面不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，第二反射点与导体反射面之间的空间为电介质腔；膜片的第二侧面是受压的一面，且膜片与内杆的端面之间有一定距离，处于非接触状态，或使用电阻率小于预设阈值的液体或固体填充，即电介质腔的腔内是气体、液体或固体；当压强发生改变时，膜片挠度发生变化，第二反射点到膜片的第一侧面之间的距离会发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，从而改变开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔长，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定电介质腔的腔长变化量，从而确定压强的大小；膜片变形后，第一侧面由平面变成曲面，其中，膜片的挠度变化量受到膜片各个点挠度的影响，膜片的挠度变化量介于最小挠度和最大挠度之间；

其中，通过以下几种方式能够增大压强传感器的灵敏度：一是减少膜片的第一侧面与第二反射点之间的初始距离；二是减小膜片厚度；三是增大膜片直径，加大外壳端面处的内径和外径，在扩径结构的端面外圈连接直径大于等于外壳直径的膜片，膜片的外圈与扩径结构的端面密封连接。

16.根据权利要求2至7中任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于压强传感器中；

外壳和内杆一端连接解调装置；外壳和内杆的另一端是切断的端面，不连接任何物体；第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳或内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点；采用波登管测量压强，波登管的端面或管上的一点会产生一定的移动量；针对波登管上A点的移动，在A点固定连接一个导体反射面，该导体反射面为刚体，导体反射面的法线平行于压强改变后波登管在A点处的移动方向；导体反射面与外壳和内杆的端面均不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接，并有一定距离；导体反射面与第二反射点之间的空间为电介质腔；导体反射面的法线平行于外壳和内杆的轴线；

将电介质腔的腔长测量装置和波登管基座固定到一个刚性物体上，腔长测量装置和波登管基座不发生相对移动；由于导体反射面的法线、外壳和内杆的轴线、以及A点的移动方向均平行，所以当压强发生改变时，波登管上A点会发生移动，带动导体反射面发生移动，导致导体反射面到第二反射点之间的距离发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，从而改变开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定电介质腔的腔长变化量，从而确定压强的大小；所述波登管的类型至少包括C型波登管、或C型组合波登管、或螺旋型波登管、或麻花型波登管、或圆形波登管。

17.根据权利要求2至7中任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于加速度传感器中；

外壳和内杆一端连接解调装置；外壳的另一端连接带有一定刚度的结构，所述结构至少包括膜片或梁，连接材料是导体或者是绝缘体；第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳或内杆的端面，第一反射和第二反射点均为固定点；膜片或梁靠近外壳和内杆的第一侧面为导体反射面；内杆端面与膜片或梁的第一侧面无导体连接，有一定距离；膜片或梁第二侧面中心处固定有一个质量为m的质量块，质量块在加速度为a的情况下，会对膜片或梁产生力F，F＝ma，使得膜片或梁的中心点挠度发生变化，从而使得导体反射面到第二反射点之间的距离发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，最终使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定电介质腔的腔长变化量，从而确定加速度的大小；

膜片的直径或梁的长度与外壳的外径或外壳端面扩径区域的外径相等，增大膜片厚度或梁的刚度，减小质量块的重量，加速度传感器的灵敏度会降低，适合大量程加速度的测量；扩大膜片直径或增大梁的长度，减小膜片厚度或梁的刚度，增加质量块的重量，加速度传感器的灵敏度会增大，适合小量程加速度的测量；当增大膜片直径时，可采用外壳端面加上一个扩径结构来实现，所述扩径结构至少包括喇叭口或扩大直径的导体，膜片的外圈与扩径结构的端面密封连接；当增加梁的长度时，外壳端面要沿着直径方向，向两边分别增加一个悬臂支撑，两个支撑的端面用来作为梁的两个支点，采用连接件进行连接，两端采用刚性连接或者做成两端铰接的简支梁；或者做成悬臂梁，悬臂梁端面固定有质量块，质量块靠近外壳和内杆端面的一侧是导体反射面。

18.根据权利要求7或15所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于流速传感器中，所述流速传感器为第一种流速传感器或第二种流速传感器；

在第一种流速传感器中，使用压强传感器进行改装，利用不同流速产生的压强不同，通过测量压强的大小得到流速；所述流速传感器至少包括板孔流速传感器、或U型管压差流速传感器；在流体从左到右运动的情况下，在所述压强传感器旁边固定挡板，使流体冲击到挡板时产生附加压强，利用挡板左边固定的压强传感器测出所述挡板左边的附加压强，通过附加压强的大小确定流速；

在第二种流速传感器中，第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳或内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点；流速不同，则对插入流体中的探杆端面探头的推力不同，使得探头移动距离发生变化，且探杆上的一点会绕着铰发生转动，所述铰通过连接零件固定到传感器的外壳上，探杆的另一端连接导体反射面，所述导体反射面和内杆端面之间不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接；其中，在第二种流速传感器的第一种结构中：导体反射面和外壳之间由弹性材料连接，弹性材料是导体或者是绝缘体；测量时，探头的移动会带动探杆发生转动，从而带动探杆另一头发生反向移动，带动导体反射面发生移动，导致导体反射面和外壳之间的弹性材料发生拉伸或压缩，从而改变了导体反射面到第二反射点之间的距离，即改变了电介质腔的腔长；其中，流速越大，对探头产生的推力越大，柔性导体材料的拉伸或压缩量也会越大，电介质腔的腔长变化量也越大，从而使得同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量也越大；在第二种流速传感器的第二种结构中：外壳连接膜片，第二反射点是内杆端面，导体反射面的载体是膜片，流体推动探头产生的力带动探杆另一头发生反向移动，通过连接第二反射点载体的带铰零件挤压膜片的中心点，使膜片的挠度发生变化，电介质腔的腔长发生变化，从而使得同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化；所述第一种结构和所述第二种结构均通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定电介质腔的腔长变化量，从而确定流速的大小。

19.根据权利要求2至7中任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于测力计中，所述测力计为第一种测力计或第二种测力计；

第一种测力计，是利用外壳端面梁或膜片的刚度和挠度做出的测力计；外壳和内杆一端连接解调装置；外壳的另一端连接有带有一定刚度的结构，所述结构至少包括膜片或梁，连接材料是导体或者是绝缘体；第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳或内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点，所以第二反射点到导体反射面之间的距离变化量等于第一反射点到导体反射面之间的距离变化量；膜片或梁靠近外壳和内杆的第一侧面为导体反射面；内杆端面与膜片或梁的第一侧面之间的电介质腔无导体连接，有一定距离；当膜片或梁的中心点受到作用力F时，膜片或梁的中心点挠度发生变化，从而使得导体反射面到第二反射点之间的距离发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，最终使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定电介质腔的腔长变化量，从而确定力的大小；

第二种测力计，是利用外壳的刚度和变形做出的测力计；外壳和内杆一端连接解调装置；外壳的另一端连接一个导体反射面，导体反射面的载体的厚度大于等于预设阈值；第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点，所以第二反射点到导体反射面之间的距离变化量等于第一反射点到导体反射面之间的距离变化量；导体反射面与外壳固定且不和内杆接触，第二反射点与导体反射面之间有一定的距离；当导体反射面的载体受到拉力或压力时，外壳会发生拉伸或压缩，外壳材料的弹性为E，净面积为A，从第一反射点到导体反射面之间的距离为L，受力后，开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，基于开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长的变化量，确定导体反射面到内杆端面之间的距离的变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd，求出的作用力为F＝EA·Δd/L。

20.根据权利要求2至7中任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于应变计中；

所述传感器内具有第一反射点、第二反射点、导体反射面，第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳或内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点；其中，所述第一反射点处的外壳外部固定凸起的结构作为第一固定点，所述导体反射面处的外壳外部固定凸起的结构作为第二固定点，所述第一固定点和所述第二固定点之间的距离为L；所述第二反射点为内杆的端面，距离导体反射面有一定距离，第二反射点与导体反射面之间不接触，中间是电介质腔，或者，在第二反射点和导体反射面之间的电介质腔腔内填充固体或液体；外壳和内杆的一端或外壳的外壳壁上连接解调装置；外壳分段，由两段导体材料构成，两段导体材料之间采用嵌套结构或导体波纹管连接，或者，外壳不分段，应变发生变化时，外壳材料发生拉伸或压缩；内杆是一个刚体，不分段，第二反射点为内杆端面；

通过所述第一固定点和所述第二固定点能够将所述应变计固定到待检测的物体上或者埋入待检测的介质中，所述待检测的物体或介质发生应变时能够带动所述第一固定点和所述第二固定点发生相对移动，从而带动第一反射点和导体反射面之间发生相对位移Δd，由于第一反射点和第二反射点之间的距离固定，第一反射点和导体反射面之间发生的相对位移等于第二反射点和导体反射面之间发生的相对位移，即电介质腔的腔长发生变化，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量可求出电介质腔的腔长变化量Δd，从而得到应变的大小为ε＝Δd/L。

21.根据权利要求2至7中任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于单向倾斜仪中；采用一个测量电介质腔的腔长测量装置做成单向倾斜仪；

所述传感器内具有第一反射点、第二反射点、导体反射面，第一反射点固定在外壳和内杆端面与解调装置之间，第二反射点为外壳和内杆的端面，第一反射点和第二反射点均为固定点；外壳上固定有支架，用来悬挂柔性绳或两端铰接的弹性杆，重物悬挂在柔性绳或两端铰接的弹性杆的下方；重物靠近外壳和内杆端面的第一端面为导体材料制作的导体反射面；当被测物体带动倾斜仪发生倾斜时，支架和第二反射点会随着被测物体发生倾斜，导体反射面和重物则在重力作用下保持原状态或仅发生转动，因此导体反射面和重物会相对第二反射点发生移动，从而使得导体反射面到第二反射点之间的距离发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，最终使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，通过谐振频率/谐振腔腔长变化量确定倾斜角度的大小；

导体反射面与第二反射点对应的端面平行放置时，以下第一种工况采用两根或更多等长柔性绳或两端铰接的弹性杆悬挂重物，当这些等长柔性绳或两端铰接的弹性杆在支架上的固定点的连线不垂直于外壳和内杆的轴线时，倾斜角度改变后，导体反射面与第二反射点对应的端面始终平行；以下第二种工况采用前后放置的两根等长柔性绳悬挂重物，两根柔性绳与支架和重物的四个固定点构成的平面垂直于外壳和内杆的轴线，或两端刚接的弹性杆悬挂重物，倾斜角度改变后，导体反射面与第二反射点对应的端面之间的夹角会发生变化；

第一种工况：将所述倾斜仪固定到被测物体上，使用两根平行且等长的左右放置的柔性绳或两端铰接的弹性杆，柔性绳或弹性杆与支架和重物的四个连接点构成的平面平行于外壳和内杆的轴线；弹性杆与支架和重物均采用铰接连接，柔性绳或两端铰接的弹性杆的长度为L，当所述倾斜仪的倾斜角度在所述两根柔性绳或两端铰接的弹性杆构成的平面上发生变化时，导体反射面始终平行于外壳和内杆的端面，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定第二反射点与导体反射面之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd，从而得到倾斜角度的变化量为Δθ＝arcsin(Δd/L)；

第二种工况：将所述倾斜仪固定到被测物体上，采用前后放置的两根等长柔性绳或两端铰接的弹性杆悬挂重物，两根柔性绳或弹性杆与直接和重物的四个固定点构成的平面垂直于外壳和内杆的轴线；或采用两端刚接的弹性杆，弹性杆数量可以是一根弹性杆，或两根弹性杆，或多根弹性杆，弹性杆的两端与支架和重物刚性连接，柔性绳或两端刚接的弹性杆长度为L，当所述倾斜仪的倾斜角度发生变化时，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长变化量确定开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔第二反射点与导体反射面之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd，需要通过标定得到距离变化量Δd与倾斜角度变化量Δθ之间的关系。

22.根据权利要求21所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于双向倾斜仪中；

采用两个不平行且水平放置的电介质腔的腔长测量装置，分别刚性固定到倾斜仪的顶板、底面或侧壁上；两个腔长测量装置，外壳和内杆在同一个端面上，该端面作为第二反射点；以下第一种工况，顶板固定有至少三根平行且等长的柔性绳或两端铰接的弹性杆，且柔性绳或两端铰接的弹性杆与顶板或重物的所有固定点不在一条直线上，此时电介质腔的腔长变化量只与绳长/杆长和倾角有关，与绳或杆的数量以及位置无关；柔性绳或两端铰接的弹性杆底部悬挂重物，且重物上有与柔性绳或两端铰接的弹性杆平行的竖直面，这两个竖直面分别作为两个腔长测量装置的导体反射面，由导体材料制作；以下第二种工况，使用一根或多根弹性杆刚性连接顶板和重物，且重物上的两个导体反射面不平行；

第一种工况：使用平行且等长柔性绳或两端铰接的弹性杆连接顶板和重物，将所述倾斜仪固定到被测物体上，使用三根平行且等长的柔性绳或两端铰接的弹性杆，即三根柔性绳或两端铰接的弹性杆分别与顶板和重物连接的三个点构成的两个三角形全等，柔性绳或两端铰接的弹性杆长度为L；当所述三根柔性绳或两端铰接的弹性杆与顶板的三个交点不在一条直线上时，两个倾斜方向分别为绕X轴倾斜和绕Y轴倾斜；三根绳下方悬挂有一个重物，作为导体反射面的两个面的法线分别为X轴和Y轴；两个电介质腔的腔长测量装置的轴线分别垂直于这两个导体反射面，两个腔长测量装置的外壳和内杆的端面与这两个导体反射面保持一定的距离；当倾斜仪绕着X轴和Y轴均发生倾斜后，两个腔长测量装置的第二反射点到导体反射面之间的距离发生变化，使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，可求出两个腔长测量装置的第二反射点到导体反射面之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量分别为Δd₁和Δd₂；通过第一个腔长测量装置的第二反射点到导体反射面之间的距离变化量Δd₁和绳长L的大小，可确定出倾斜仪绕X轴的倾斜角度变化量Δθ₁＝arcsin(Δd₁/L)；通过第二个腔长测量装置的第二反射点到导体反射面之间的电介质腔的腔长变化量Δd₂和绳长L的大小，可确定出倾斜仪绕Y轴的倾斜角度变化量Δθ₂＝arcsin(Δd₂/L)；只要柔性绳或两端铰接的弹性杆的数量大于等于3根，所有柔性绳或两端铰接的弹性杆都等长且平行放置，且所有柔性绳或两端铰接的弹性杆与顶板的固定点的连线不在一条直线上，两个方向的倾斜角度均可使用该工况的计算方法求得；其中，当使用三个或以上与顶板固定点不在一条直线上的平行且等长的弹性杆铰接连接顶板和重物时，计算方法同所述第一种工况；

第二种工况：使用弹性杆刚性连接顶板和重物，将所述倾斜仪固定到被测物体上，使用一根弹性杆，或两根弹性杆，或三根以上弹性杆，弹性杆长度均为L，弹性杆与顶板和重物刚性连接；当倾斜仪绕着X轴和Y轴均发生倾斜后，通过两个腔长测量装置的谐振频率/谐振腔腔长变化量可求出第二反射点与导体反射面之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₁和Δd₂，需要通过标定得到两个介质腔的腔长变化量Δd₁、Δd₂与倾斜角度变化量Δθ₁、Δθ₂之间的关系。

23.根据权利要求15或16所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于单向倾斜仪中；

使用两个压强传感器做成单向倾斜仪，所述倾斜仪包括一个固定到被测物体上的密闭容器，所述密闭容器的底部有一定深度的液体，所述倾斜仪利用两个压强传感器的压强差值来确定倾斜角度，这样可以消除温度的影响，无需温度补偿；

当两个压强传感器刚性固定到容器内部的顶板、底板或侧面时，两个压强传感器随着被测物体的倾斜发生转动；两个压强传感器左右放置，两个压强传感器轴线平行且两条轴线的平行间距为d；外壳和内杆的端面在下方，两个测压膜片或波登管端面膜片浸入液体中，并且距离容器底部相等；当被测物体带动密闭容器在两个压强传感器的轴线构成的平面内发生倾斜时，两个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化；又由于两个压强传感器的轴线始终平行，所以两个压强传感器的轴线间距随着倾斜角度的变化也会发生变化；通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₁和ΔL₂，最终得到倾斜角度的变化量为Δθ＝arctan[(ΔL₂-ΔL₁)/d]；

当两个左右放置的压强传感器的顶部通过柔性绳或两端铰接的弹性杆连接到容器内部的顶板时，两个固定点之间的间距是d，在重力作用下，两个压强传感器的轴线始终竖直，不随着被测物体的倾斜发生转动；外壳和内杆的端面在下方，两个测压膜片或波登管端面膜片浸入液体中，并且距离容器底部相等；当被测物体带动密闭容器在两个压强传感器的轴线构成的平面内发生倾斜时，两个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₁和ΔL₂，最终得到倾斜角度的度变化量为Δθ＝arcsin[(ΔL₂-ΔL₁)/d]。

24.根据权利要求15或16所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于双向倾斜仪中；

使用三个压强传感器做成双向倾斜仪，所述倾斜仪包括一个固定到被测物体上的密闭容器，所述密闭容器的底部有一定深度的液体，所述倾斜后利用三个压强传感器的压强差值来确定倾斜角度，这样可以消除温度的影响，无需温度补偿；

当三个压强传感器刚性固定到容器内部时，三个压强传感器随着被测物体的倾斜发生转动；三个压强传感器的轴线与水平面的三个交点不在一条直线上；所述密闭容器的底部装有液体，所述三个压强传感器测压膜片或波登管端面膜片浸入液体中，并且距离容器底部相等；当所述三个压强传感器的轴线与水平面的三个交点构成一个直角三角形时，两个直角边分别是倾斜方向的X轴和Y轴；第一个压强传感器和第二个压强传感器轴线的平行间距为d₁，第二个压强传感器和第三个压强传感器之间轴线的平行间距为d₂；当倾斜仪绕着X轴和Y轴均发生倾斜后，第一个压强传感器和第二个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₁和ΔL₂，再根据平行间距d₁的大小，可以确定出倾斜仪绕X轴的倾斜角度变化量为Δθ₁＝arctan[(ΔL₂-ΔL₁)/d₁]；第二个压强传感器和第三个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₂和ΔL₃，再根据平行间距d₂的大小，可以确定出倾斜仪绕Y轴的倾斜角度变化量为Δθ₂＝arctan[(ΔL₃-ΔL₂)/d₂]；

当三个压强传感器顶部通过柔性绳或两端铰接的弹性杆连接到容器内部的顶板时，在重力作用下，三个压强传感器的轴线始终竖直，不随着被测物体的倾斜发生转动；三个压强传感器的轴线与水平面的三个交点不在一条直线上；所述密闭容器的底部装有液体，所述三个压强传感器测压膜片或波登管端面膜片浸入液体中，并且距离容器底部相等；当所述三个压强传感器的轴线与顶板的三个交点构成一个直角三角形时，两个直角边分别是倾斜方向的X轴和Y轴；第一个压强传感器和第二个压强传感器轴线的平行间距为d₁，第二个压强传感器和第三个压强传感器之间轴线的平行间距为d₂；当倾斜仪绕着X轴和Y轴均发生倾斜后，第一个压强传感器和第二个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₁和ΔL₂，再根据平行间距d₁的大小，可以确定出倾斜仪绕X轴的倾斜角度变化量Δθ₁＝arcsin[(ΔL₂-ΔL₁)/d₁]；第二个压强传感器和第三个压强传感器浸入液体的深度也会发生变化，所以两个压强传感器测出的压强也会发生变化，通过两个压强传感器的压强变化量求出浸入深度的变化量ΔL₂和ΔL₃，再根据平行间距d₂的大小，可以确定出倾斜仪绕Y轴的倾斜角度变化量Δθ₂＝arcsin[(ΔL₃-ΔL₂)/d₂]。

25.根据权利要求2至7中任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于滑移计中；

使用两个电介质腔的腔长测量装置做成测量单向水平滑移量以及纵向分离量的滑移计；针对介质A相当于介质B在轴向和法向的相对位移，其中，介质A与滑移计载体固定，介质B与双斜面载体固定；两个腔长测量装置分别为第一腔长测量装置和第二腔长测量装置，每个腔长测量装置的外壳和内杆导体区域的端面在一个平面上，该平面为第二反射点所在的平面，而且该平面平行于导体反射面；两个斜孔是固定到介质A上的滑移计载体的两个斜孔，分别通过并固定第一腔长测量装置和第二腔长测量装置的外壳，两个斜孔的轴线垂直于两个斜面；所述双斜面是固定到介质B上的双斜面载体的两个导体材料做成的斜面，分别为第一斜面和第二斜面，双斜面的两个斜面分别为第一腔长测量装置和第二腔长测量装置对应的第一导体反射面和第二导体反射面；

所述滑移计载体固定在介质A上，第一腔长测量装置的外壳固定在滑移计载体的第一斜孔内，第二腔长测量装置的外壳固定在滑移计载体的第二斜孔内，所述第一腔长测量装置外壳和内杆的端面正对且平行于第一斜面，所述第二腔长测量装置外壳和内杆的端面正对且平行于第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面为双斜面载体的两个斜面，所述双斜面载体固定在介质B上；所述两个斜面的法向量构成的二阶矩阵的秩等于2，其中，所述第一斜面的法向量为(l₁,n₁)^T，第二斜面的法向量为(l₂,n₂)^T，所述两个斜面相对于水平面的倾斜角度θ₁和θ₂在-90°到90°之间；

所述第一腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点到第一导体反射面的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₁，所述第二腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点到第二导体反射面的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₂；两个距离变化量，即电介质腔的腔长变化量Δd₁和Δd₂，均可通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长得到；通过所述两个电介质腔的腔长变化量和两个斜面的法向量，能够得到所述介质A相对于所述介质B的水平滑移量Δx和纵向分离量Δz：

26.根据权利要求2至7中任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于滑移计中；

使用三个电介质腔的腔长测量装置做成测量双向水平滑移量以及纵向分离量的滑移计；针对介质A相当于介质B在平面两个方向以及法向的相对位移，其中，介质A与滑移计载体固定，介质B与三斜面载体固定；三个腔长测量装置分别为第一腔长测量装置、第二腔长测量装置和第三腔长测量装置，每个腔长测量装置的外壳和内杆导体区域的端面在一个平面上，该平面为第二反射点所在的平面，而且该平面平行于导体反射面；三个斜孔是固定到介质A上的滑移计载体的三个斜孔，分别通过并固定第一腔长测量装置、第二腔长测量装置和第三腔长测量装置的外壳，三个斜孔的轴线垂直于三个斜面；所述三个斜面是固定到介质B上的三斜面载体上的三个导体材料做成的斜面，分别为第一斜面、第二斜面和第三斜面，三斜面的三个斜面分别为第一腔长测量装置、第二腔长测量装置和第三腔长测量装置对应的第一导体反射面、第二导体反射面和第三导体反射面；

所述滑移计载体固定在介质A上，第一腔长测量装置的外壳固定在滑移计载体的第一斜孔内，第二腔长测量装置的外壳固定在滑移计载体的第二斜孔内，第三腔长测量装置的外壳固定在滑移计载体的第三斜孔内，所述第一腔长测量装置外壳和内杆的端面正对且平行于第一斜面，所述第二腔长测量装置外壳和内杆的端面正对且平行于第二斜面，所述第三腔长测量装置外壳和内杆的端面正对且平行于第三斜面，所述第一斜面、所述第二斜面与所述第三斜面为三斜面载体的三个斜面，所述三斜面载体固定在介质B上；所述三个斜面的法向量构成的三阶矩阵的秩等于3，其中，所述第一斜面的法向量为(l₁,m₁,n₁)^T，第二斜面的法向量为(l₂,m₂,n₂)^T，第三斜面的法向量为(l₃,m₃,n₃)^T，所述三个斜面相对于水平面的倾斜角度θ₁、θ₂和θ₃在-90°到90°之间；

所述第一腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点到第一导体反射面的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₁，所述第二腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点到第二导体反射面的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₂，所述第三腔长测量装置用于测量该装置的第二反射点到第三导体反射面的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd₃；三个距离变化量，即电介质腔的腔长变化量Δd₁、Δd₂和Δd₃，均可通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长得到；通过所述三个电介质腔的腔长变化量和三个斜面的法向量，能够得到所述第一物体相对于所述第二物体的水平滑移量Δx、Δy和纵向分离量Δz：

27.根据权利要求2至7中任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于基于弹簧和膜片的位移传感器中；

所述位移传感器通过弹簧和膜片，将较大的位移变化量转换成较小的膜片挠度变化量；膜片靠近电介质腔的腔长测量装置的一侧为导体反射面；使用测量第二反射点到导体反射面距离的电介质腔的腔长测量装置做成位移传感器，腔长测量装置外壳和内杆的左端面连接解调装置，右端面为第二反射点，第二反射点的右边一定距离处放有膜片，膜片和外壳内杆的轴线重合，膜片的左端面为导体反射面；膜片的右端面连接有一个顶着膜片中心点的推杆，推杆的右边有支挡结构，支挡结构的右边是弹簧，弹簧右边是带有一个支挡结构的探杆；

当位移发生变化时，探杆移动，弹簧的压缩量发生变化，弹力发生变化，通过推杆使得作用到膜片上的力发生变化，最终使得膜片的挠度发生变化，从而使得导体反射面到第二反射点之间的距离发生变化，即电介质腔的腔长发生变化，最终使得开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，通过标定可以得到谐振频率/谐振腔腔长和位移之间的关系；

当外壳端面有扩口时，可以通过加大膜片的直径来增加位移传感器的灵敏度。

28.根据权利要求2至7中任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于基于斜面结构的位移传感器中；

使用斜面作为导体反射面，腔长测量装置的外壳和内杆的轴线垂直于斜面；斜面与位移计所测量的水平位移方向之间有一个夹角θ，θ的范围是-90°到90°之间，即斜面可以向左倾斜，也可以向右倾斜，位移计的轴线始终垂直于斜面，位移计的量程越大，θ越小；当位移发生变化时，斜面将水平方向较大的位移变化量，变成斜面在斜面法线方向较小的移动量；使用测量第二反射点到导体反射面之间距离的电介质腔的腔长测量装置做成位移传感器，腔长测量装置的外壳和内杆导体区域的端面在一个平面上，该平面为第二反射点所在的平面，而且该平面平行于导体反射面，即腔长测量装置的轴线平行于斜面的法线；斜面为导体反射面；

斜面的倾斜角度是已知量θ，当位移计探杆的水平位移量为w时，开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，从而得到腔长测量装置第二反射点到导体反射面的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd＝w·sinθ；通过谐振频率/谐振腔腔长的变化量可确定第二反射点到导体反射面之间电介质腔的腔长变化量Δd的大小，从而确定位移的大小；在电介质腔的腔长的最大值和最小值不变的情况下，通过减小斜面斜率的方法增大位移传感器的量程。

29.根据权利要求2至7中任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于基于折叠杠杆结构的位移传感器中；

折叠杠杆折数较少的一侧折叠的端面固定有导体反射面，能够将轴线方向较大的位移变化量，变成导体反射面在轴线方向较小的移动量；使用测量第二反射点到导体反射面距离的电介质腔的腔长测量装置做成位移传感器，从左往右依次是解调装置、电介质腔的腔长测量装置、M个折叠、折叠的固定点、N个折叠和探杆；腔长测量装置的外壳和内杆导体区域的端面在一个平面上，该平面为第二反射点所在的平面，而且该平面平行于导体反射面，即腔长测量装置的轴线垂直于导体反射面，腔长测量装置的轴线和折叠端面探杆的运动方向相同；

通过折叠杠杆结构对位移进行折减；折叠杠杆有多个转轴，折叠杠杆结构的固定点靠近导体反射面，固定点到导体反射面之间有M个折叠，固定点到位移传感器探头之间有N个折叠；固定点到位移传感器探头之间的每一个折叠的长度的一半为L；固定点到导体反射面之间的每一个折叠的长度的一半为a；如果右边的探杆移动的位移量为w，那么，第二反射点到导体反射面之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量Δd为：

通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的腔长变化量可确定第二反射点到导体反射面之间的距离变化量，即电介质腔的腔长变化量为Δd，由于第二反射点到导体反射面之间，电介质腔的腔长变化范围有限，所以位移传感器的量程越大，Na与ML的比值越小；位移变化量和电介质腔的腔长变化量始终成正比。

30.根据权利要求2至7中任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于基于齿轮和齿条结构的位移传感器中；

齿轮和齿条结构由以下至少一种机械结构组成：齿轮、双层齿轮、齿条、蜗杆，所述齿轮和齿条结构将较大的位移变化量进行折减，使得第二反射点到导体反射面之间的距离发生较小的变化，其变化量为Δd，即电介质腔的腔长变化量为Δd；位移变化量和Δd始终成正比；电介质腔的腔长测量装置的外壳和内杆导体区域的端面在一个平面上，该平面为第二反射点所在的平面，而且该平面平行于导体反射面，即腔长测量装置的轴线垂直于导体反射面；

位移传感器的探杆带有第一齿条，位移发生变化时，带动第一齿条移动，第一齿条对接双层齿轮上的大直径齿轮，双层齿轮上的小直径齿轮对接第二齿条，第二齿条的端面固定有导体反射面，导体反射面的轴线与腔长测量装置外壳和内杆的轴线平行，且腔长测量装置固定到基板上；探杆的位移发生较大变化时，通过双层齿轮进行位移折减，使得带有导体反射面的第二齿条发生较小的位移变化，即第二反射点到导体反射面之间的距离发生较小的变化，变化量为Δd；通过标定，可以得到位移变化量与Δd之间的线性关系式；如果位移传感器的量程较大，一个双层齿轮对位移的折减不够，可通过多个双层齿轮的组合对位移进行折减；或者，

位移传感器的探杆带有第一齿条，位移发生变化时，带动第一齿条移动，第一齿条对接带有蜗杆的第一齿轮，第一齿轮和蜗杆共用一个转轴，第一齿轮转动带动蜗杆转动；蜗杆对接第二齿轮，较大的位移通过蜗杆进行折减，带动第二齿轮发生较小转动；第二齿轮对接第二齿条，第二齿条的端面是导体反射面，导体反射面的轴线与腔长测量装置外壳和内杆的轴线平行，且腔长测量装置固定到基板上；通过标定，可得到位移量与电介质腔的腔长变化量Δd之间的线性关系式。

31.根据权利要求2至7中任一项所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于折射率传感器中，所述折射率传感器为第一种折射率传感器或第二种折射率传感器；

在第一种折射率传感器中，电介质腔的腔长测量装置的外壳和内杆在左，导体反射面在右，每个腔长测量装置的内杆导体区域的右端面作为第二反射点，内杆导体区域的端面和导体反射面之间不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接；外壳导体区域的端面和内杆端面是同一个平面，或者外壳导体区域的端面在内杆端面的右边，外壳和导体反射面之间用导体连接或者用绝缘体连接或者不连接；导体反射面在第二反射点的右端，第二反射点所在的平面平行于导体反射面，第二反射点和导体反射面之间的几何距离d保持不变，即电介质腔的几何腔长d保持不变；第二反射点左端的外壳和内杆之间带有密封结构，使得待测折射率的液体或固体或气体均填充在第二反射点所在平面与导体反射面之间；因为填充物的折射率不同，所以会导致放入填充物前后，测出的电介质腔的实际腔长发生变化，该腔长大小d'与折射率的大小有关，从而导致开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长发生变化，通过谐振频率/谐振腔腔长的大小，可以确定第二反射点和导体反射面之间的距离d'，即放入填充物后，电介质腔的腔长为d'，通过d和d'的比值可以得到填充的液体或固体或气体的折射率；外壳和导体反射面之间部分连接或全部连接，导体反射面的结构至少包括多孔结构；

在第二种折射率传感器中，外壳和内杆在左，导体反射面在右，内杆的导体区域和导体反射面连接，外壳导体区域的端面在内杆端面的左边，即在导体反射面的左边，此时每个传感器的外壳导体区域的右端面作为第二反射点；外壳导体区域的端面和导体反射面之间不接触、或用绝缘体连接、或用电阻率大于等于预设阈值的导体连接；第二反射点所在的平面平行于导体反射面，第二反射点和导体反射面之间的几何距离d保持不变，即电介质腔的腔长不变；外壳与内杆之间在第二反射点左端的区域内带有密封结构，使得待测折射率的液体或固体或气体均填充在第二反射点所在平面与导体反射面之间；因为填充物折射率不同，所以会导致放入填充物前后，开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔长发生变化，电介质腔的几何腔长d不变，放入填充物后，测出的电介质腔的腔长为d'，通过d和d'的比值可以得到填充的液体或固体或气体的折射率。

32.根据权利要求31所述的电介质腔的腔长测量装置，其特征在于，所述腔长测量装置应用于测量腐蚀的传感器中；测量腐蚀的传感器具有以下两种工况：

第一种工况是导体反射面发生腐蚀，测量腐蚀的传感器的结构与折射率传感器的结构相同，第二反射点和导体反射面之间的距离保持不变，即电介质腔的几何腔长d不变；在第二反射点和导体反射面之间之间的电介质腔为空腔，导体反射面的载体是实心的，或者做成孔隙结构，以加大腐蚀面积，增加传感器的灵敏度；导体反射面的材料为能够发生腐蚀的材料；外壳与导体反射面之间采用部分连接，或者用孔隙结构连接，使得液体或气体更容易浸入电介质腔内部；导体反射面的材料发生腐蚀后，会产生腐蚀产物，使得第二反射点到导体反射面之间电介质腔腔内的电介质的折射率发生变化，从而改变开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长的变化量，可测出电介质腔的腔长变化量，并得到折射率的变化量，从而确定腐蚀程度；

第二种工况是导体反射面不发生腐蚀，当导体反射面的载体不发生腐蚀时，要保证外界的腐蚀产物能够浸入外壳和导体反射面之间的电介质腔区域；导体反射面为孔隙结构，或者，外壳与导体反射面之间采用部分连接或者用孔隙结构连接；当腐蚀产物浸入外壳和导体反射面之间的电介质腔腔内时，该区域的折射率发生改变，从而改变开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长，通过开放式空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的谐振频率/谐振腔腔长的变化量和电介质腔的几何腔长d的大小，可测出折射率的变化量，从而确定腐蚀程度。