CN110487453B - 一种利用光学手段测量微小压力的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用光学手段测量微小压力的装置，包括主体，所述主体为空腔，并且主体内设置有滑动受力块，该滑动受力块将主体分为开口部和封闭腔体，所述封闭腔体内设置有多个纳米金属颗粒；利用光学手段测量微小压力的装置，通过微小压力挤压纳米金属颗粒，从而改变纳米金属颗粒之间的距离，从而对透射光的共振峰位置造成影响，通过检测透射光的共振峰位置的变化，实现微小压力的检测，该利用光学手段测量微小压力的装置不仅结构简单，而且具有更高的检测灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及压力检测的技术领域，具体涉及一种利用光学手段测量微小压力的装置。
背景技术
压力是和我们日常生活息息相关的一种物理量，不论是航空航天等军工行业，还是热力仪表等工业领域都离不开压力信号的测量。压力检测在工业过程控制系统中的流行程度仅次于温度检测，是排名第二位的测量技术。例如通过压力测量可以分析材料的特性，可以确保设备的正常运转，是现代测量中必不可少的一种测量。
压力测量可以采用多种方式的传感器来实现。例如，石英原理的压力传感器可以测量高动态压力信号，压阻原理的传感器可以测量低频的压力信号。传感器的输出方式也是多种多样，数字输出，小信号输出，放大输出等。根据不同的被测对象，选择专用的压力传感器。
微小压力测量是一种科研中常用的测量。微小压力的测量不仅和压力传感器的精度有关，还和测量装置的设计有很大关系。微小压力测量的测量具有很多困难，在识别压力，获取压力大小、精确测量都存在着无法跨越的困难，这也导致现有的微小压力测量设备复杂，测量精度不足，测量效果不佳等一系列问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用光学手段测量微小压力的装置，包括主体，所述主体为空腔，并且主体内设置有滑动受力块，该滑动受力块将主体分为开口部和封闭腔体，所述封闭腔体内设置有多个纳米金属颗粒。
所述纳米金属颗粒为球形。
所述纳米金属颗粒的直径为100nm～200nm。
所述纳米金属颗粒为带电荷的纳米金属颗粒。
所述滑动受力块一端置于主体内，另一端置于主体外。
所述滑动受力块置于开口部的一端还连接有受力推杆，所述受力推杆的一端与滑动受力块置的一端固定连接，受力推杆的另一端延伸至开口部外，并且受力推杆的另一端连接有受力板。
所述滑动受力块、纳米金属颗粒均带有同种电荷。
所述主体、滑动受力块、纳米金属颗粒均带有同种电荷。
所述主体的内壁设置有导电层。
本发明的有益效果：本发明提供的这种利用光学手段测量微小压力的装置，通过微小压力挤压纳米金属颗粒，从而改变纳米金属颗粒之间的距离，从而对透射光的共振峰位置造成影响，通过检测透射光的共振峰位置的变化，实现微小压力的检测，该利用光学手段测量微小压力的装置不仅结构简单，而且具有更高的检测灵敏度。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是利用光学手段测量微小压力的装置示意图一。
图2是利用光学手段测量微小压力的装置示意图二。
图3是利用光学手段测量微小压力的装置示意图三。
图4是利用光学手段测量微小压力的装置的光吸收率曲线图。
图中：1、主体；2、封闭腔体；3、滑动受力块；4、开口部；5、纳米金属颗粒；6、受力推杆；7、受力板；8、导电层。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
本实施例提供了一种如图1利用光学手段测量微小压力的装置，包括主体1，主体1为透光材料制成，可以选用二氧化硅制成；所述主体1为空腔，并且主体1内设置有滑动受力块3，该滑动受力块3将主体1分为开口部4和封闭腔体2，所述封闭腔体2内设置有多个纳米金属颗粒5，并且，纳米金属颗粒5均匀分散于封闭腔体2内，所述纳米金属颗粒5上均带有正电荷，会相互排斥，纳米金属颗粒5彼此之间会存在一定的间距；实际应用的时候，通过外界的光入射到主体1，用待测的压力挤压滑动受力块3，使得滑动受力块3向着封闭腔体2的方向滑动，从而挤压设置于述封闭腔体2内的纳米金属颗粒5，使得纳米金属颗粒5彼此之间的间距变小，从而导致透射的光的共振峰位置发生变化，通过检测透射的光的共振峰的变化，从而实现微小压力的检测。
进一步的，所述纳米金属颗粒5为球形，并且所述纳米金属颗粒5的直径为100nm～300nm，优先的选择，所述纳米金属颗粒5的直径为200nm。这样，可以使得纳米金属颗粒5分布更加均与，纳米金属颗粒5的对外界的光的透射更加的稳定。
进一步的，所述滑动受力块3、纳米金属颗粒5均带有同种电荷，这样可以避免纳米金属颗粒5附着在滑动受力块3的表面，从而影响微小压力检测的准确性。
实施例2
如图2所示，利用光学手段测量微小压力的装置，包括主体1，主体1为透光材料制成，可以选用二氧化硅制成；所述主体1的内壁设置有导电层8，导电层8可以由导电性、透光性良好的材料制成。所述主体1为空腔，并且主体1内设置有滑动受力块3，所述滑动受力块3额一端置于主体1内，将主体1形成封闭腔体2，滑动受力块3的另一端置于主体1外，这样，便于待测压力接触滑动受力块3从而更好的挤压封闭腔体2，以便改变封闭腔体2内的纳米金属颗粒5彼此之间的间隔，以便更好的检测透射的光的共振峰位置发生变化，所述封闭腔体2内设置有多个纳米金属颗粒5，并且，纳米金属颗粒5均匀分散于封闭腔体2内，所述纳米金属颗粒5上均带有负电荷，会相互排斥，纳米金属颗粒5彼此之间会存在一定的间距，所述导电层8也带有与纳米金属颗粒相同的电荷，这样，可以避免纳米金属颗粒5粘附在主体1的内壁上，使得纳米金属颗粒5在受到滑动受力块3挤压的时候，能够更加稳定改变彼此之间的间隔；在实际进行微小压力测量的时候，能够避免纳米金属颗粒5的粘附在主体1内壁的现象，提高纳米金属颗粒5彼此之间的间距变小的灵敏度，使得待测的压力挤压滑动受力块3，使得滑动受力块3向着封闭腔体2的方向滑动，从而挤压设置于述封闭腔体2内的纳米金属颗粒5，使得纳米金属颗粒5彼此之间的间距变小，从而导致透射的光的共振峰位置发生变化，通过检测透射的光的共振峰的变化，进行微小压力的检测的灵敏度更高，有利于读取微小压力的检测数据的准确性。
进一步的，所述滑动受力块3、纳米金属颗粒5均带有同种电荷，这样可以避免纳米金属颗粒5附着在滑动受力块3的表面，从而影响微小压力检测的准确性。
实施例3
如图3利用光学手段测量微小压力的装置，包括主体1，主体1为透光材料制成，可以选用二氧化硅制成；所述主体1为空腔，并且主体1内设置有滑动受力块3，该滑动受力块3将主体1分为开口部4和封闭腔体2，所述滑动受力块3置于开口部4的一端还连接有受力推杆6，所述受力推杆6的一端与滑动受力块3置的一端固定连接，受力推杆6的另一端延伸至开口部4外，并且受力推杆6的另一端连接有受力板7，这样，便于待测压力接触受力板7，通过受力板7挤压受力推杆6，通过受力推杆6挤压滑动受力块3，从而更好的挤压封闭腔体2，以便改变封闭腔体2内的纳米金属颗粒5彼此之间的间隔，以便更好的检测透射的光的共振峰位置发生变化；所述封闭腔体2内设置有多个纳米金属颗粒5，并且，纳米金属颗粒5均匀分散于封闭腔体2内，所述纳米金属颗粒5上均带有正电荷，会相互排斥，纳米金属颗粒5彼此之间会存在一定的间距；实际应用的时候，通过外界的光入射到主体1，用待测的压力挤压受力板7，通过受力板7挤压受力推杆6，通过受力推杆6挤压滑动受力块3，使得滑动受力块3向着封闭腔体2的方向滑动，从而挤压设置于述封闭腔体2内的纳米金属颗粒5，使得纳米金属颗粒5彼此之间的间距变小，从而导致透射的光的共振峰位置发生变化，通过检测透射的光的共振峰的变化，从而实现微小压力的检测。
进一步的，所述纳米金属颗粒5为球形，并且所述纳米金属颗粒5的直径为100nm～300nm，优先的选择，所述纳米金属颗粒5的直径为200nm。这样，可以使得纳米金属颗粒5分布更加均与，纳米金属颗粒5的对外界的光的透射更加的稳定。
进一步的，所述滑动受力块3、纳米金属颗粒5均带有同种电荷，这样可以避免纳米金属颗粒5附着在滑动受力块3的表面，从而影响微小压力检测的准确性。
在实施例1～3的基础上，如图3所示为入射光的波长为500nm，纳米金属颗粒5的直径为200nm时，随着纳米金属颗粒5的间距变化，入射光的吸收率的变化，通过吸收率的变化，可以反映微小压力的大小。
综上所述，该利用光学手段测量微小压力的装置，通过微小压力挤压纳米金属颗粒，从而改变纳米金属颗粒之间的距离，从而对透射光的共振峰位置造成影响，通过检测透射光的共振峰位置的变化，实现微小压力的检测，该利用光学手段测量微小压力的装置不仅结构简单，而且具有更高的检测灵敏度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种利用光学手段测量微小压力的装置，其特征在于：包括主体(1)，所述主体(1)为空腔，由透光材料制成，并且主体(1)内设置有滑动受力块(3)，该滑动受力块(3)将主体(1)分为开口部(4)和封闭腔体(2)，所述封闭腔体(2)内设置有多个带电荷的球形纳米金属颗粒(5)；所述滑动受力块(3)置于开口部(4)的一端还连接有受力推杆(6)，所述受力推杆(6)的一端与滑动受力块(3)的一端固定连接，受力推杆(6)的另一端延伸至开口部(4)外，并且受力推杆(6)的另一端连接有受力板(7)。
2.如权利要求1所述的利用光学手段测量微小压力的装置，其特征在于：所述纳米金属颗粒(5)的直径为100nm～200nm。
3.如权利要求1所述的利用光学手段测量微小压力的装置，其特征在于：所述滑动受力块(3)一端置于主体(1)内，另一端置于主体(1)外。
4.如权利要求1所述的利用光学手段测量微小压力的装置，其特征在于：所述滑动受力块(3)、纳米金属颗粒(5)均带有同种电荷。
5.如权利要求1所述的利用光学手段测量微小压力的装置，其特征在于：所述主体(1)、滑动受力块(3)、纳米金属颗粒(5)均带有同种电荷。
6.如权利要求1所述的利用光学手段测量微小压力的装置，其特征在于：所述主体(1)的内壁设置有导电层(8)。
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