CN111982270A - 基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及基于法布里‑珀罗谐振腔的振动检测装置及系统，具体而言，涉及振动测量装置领域。本申请提供的装置包括：壳体、激光器、探测器、第一透光板、第二透光板和弹性件；当需要对待测振动进行测量的时候，该激光器发出激光，通过第二透光板，由于该第二透光板和第一透光板之间形成了法布里‑珀罗谐振腔，入射光在第二透光板和第一透光板之间进行多次反射，在振动的作用下，该弹性件发生形变，进而带动第一透光板的位置发生改变，使得该第一透光板和第二透光板之间的距离发生改变，通过该探测器对该透过该第一透光板和第二透光板之间干涉的光的干涉光谱进行检测，并根据干涉光谱改变与振动的对应关系，得到待测振动信息。
Description
技术领域
本申请涉及振动测量装置领域，具体而言，涉及一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置及系统。
背景技术
现有技术中，主要用于振动检测的领域是航空领域，由于飞机发动机作为飞机的“心脏”,是飞机飞行所需动力的产生部件，更是执行战斗任务的核心支撑部件,发动机的性能好坏，直接影响着飞机的使用工况，飞机状态与发动机工作状态有着密切的联系，根据相关统计数据，飞机发动机80％以上的故障，是由于振动引起的，所以各型飞机发动机上都配备有振动检测设备，而保证这些飞机发动机振动检测设备的精度就对航空发动机的安全工作起到至关重要的作用
现有技术中，对振动的检测是通过电测法进行振动量测量，并且由于振动的复杂性，加上测量现场复杂，在用电测法进行振动量测量时，根据线性系统的叠加原理，振动的响应是振动系统测振部分对各个谐振动相应的叠加。
但是，由于电测法主要是通过电子元件对振动进行测量，电子元件在使用时间较长时，在振动的作用会使得元件松动，要频繁更换测量振动的电子元件，并且电子元件的测量精度有限。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置及系统，以解决现有技术中由于电测法主要是通过电子元件对振动进行测量，电子元件在使用时间较长时，在振动的作用会使得元件松动，要频繁更换测量振动的电子元件，并且电子元件的测量精度有限。的问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置，装置包括：壳体、激光器、探测器、第一透光板、第二透光板和弹性件；壳体内部为密封空间，激光器、探测器、第一透光板、第二透光板和弹性件均设置在壳体的密封空间内，弹性件一端连接第一透光板，另一端连接在壳体的密封空间的一端，将第一透光板垂直于壳体的密闭空间的一端悬空设置，第二透光板设置在密闭空间内部，且平行于第一透光板，第一透光板与第二透光板相对面的表面积小于壳体的密闭空间的横截面面积，激光器和探测器均设置在密封空间的另一端，激光器的光路与第一透光板和第二透光板垂直，探测器用于检测第一透光板透射光的干涉光谱。
可选地，该第一透光板和第二透光板的材料均为玻璃材料。
可选地，该第一透光板靠近第二透光板的一侧镀有全反射膜。
可选地，该第二透光板靠近第一透光板的一侧镀有高反射膜。
可选地，该第一透光板和第二透光板均为凹面镜，且凹面相对设置。
可选地，该弹性件为弹簧和弹片中任意一种。
可选地，该弹性件的数量为多组。
可选地，该装置还包括信号传输装置，信号传输装置用于将探测器检测的干涉光谱进行输出。
第二方面，本申请提供一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测系统，系统包括：计算机和第一方面任意一项的装置，计算机用于接收探测器探测的干涉光谱，并根据干涉光谱的变化与振动的对应关系，得到待测振动信息。
本发明的有益效果是：
本申请提供的装置包括：壳体、激光器、探测器、第一透光板、第二透光板和弹性件；壳体内部为密封空间，激光器、探测器、第一透光板、第二透光板和弹性件均设置在壳体的密封空间内，弹性件一端连接第一透光板，另一端连接在壳体的密封空间的一端，将第一透光板垂直于壳体的密闭空间的一端悬空设置，第二透光板设置在密闭空间内部，且平行于第一透光板，第一透光板与第二透光板相对面的表面积小于壳体的密闭空间的横截面面积，激光器和探测器均设置在密封空间的另一端，激光器的光路与第一透光板和第二透光板垂直，探测器用于检测第二透光板透射光的干涉光谱，当需要对待测振动进行测量的时候，该激光器发出激光，通过第二透光板，由于该第二透光板和第一透光板之间形成了法布里-珀罗谐振腔，入射光在第二透光板和第一透光板之间进行多次反射，在振动的作用下，该弹性件发生形变，进而带动第一透光板的位置发生改变，使得该第一透光板和第二透光板之间的距离发生改变，进而影响通过该第二透光板和第一透光板之间进行多次反射出射光的干涉光谱，通过该探测器对该透过该第一透光板和第二透光板之间干涉的光的干涉光谱进行检测，并根据干涉光谱改变与振动的对应关系，得到待测振动信息；由于本申请采用的为光学器件，则使用寿命较长，可以在长期的振动中工作，并且由于法布里-珀罗谐振腔的干涉光谱与该法布里-珀罗谐振腔的长度有密切关系，则对该第一透光板和第二透光板之间的距离改变检测很敏感，进而使得对待测振动的检测很敏感，且精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的另一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的另一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置的结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的另一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置的结构示意图。
图标：10-壳体；20-弹性件；30-第一透光板；40-第二透光板；50-探测器；60-激光器；70-信号传输装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一金属板实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了使本发明的实施过程更加清楚，下面将会结合附图进行详细说明。
图1为本发明一实施例提供的一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置的结构示意图；如图1所示，本申请提供一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置，装置包括：壳体10、激光器60、探测器50、第一透光板30、第二透光板40和弹性件20；壳体10内部为密封空间，激光器60、探测器50、第一透光板30、第二透光板40和弹性件20均设置在壳体10的密封空间内，弹性件20一端连接第一透光板30，另一端连接在壳体10的密封空间的一端，将第一透光板30垂直于壳体10的密闭空间的一端悬空设置，第二透光板40设置在密闭空间内部，且平行于第一透光板30，第一透光板30与第二透光板40相对面的表面积小于壳体10的密闭空间的横截面面积，激光器60和探测器50均设置在密封空间的另一端，激光器60的光路与第一透光板30和第二透光板40垂直，探测器50用于检测第一透光板30透射光的干涉光谱。
该壳体10的形状可以为长方体，也可以为圆柱体，还可以为其他形状在此不做具体限定，为了清楚的说明，在此以该壳体10的形状为长方体进行说明，该壳体10内部为密封空间，该密封空间内部依次设置有：激光器60和探测器50、第二透光板40、第一透光板30和弹性件20，该第二透光板40与第一透光板30相对一面的表面积可以等于该长方体壳体10较小的一个横截面的面积，该第一透光板30与第二透光板40相对面的表面积小于壳体10的密闭空间的横截面面积，该弹性件20的弹性系数根据实际需要而定，在此不做具体说明，只要能保证在振动情况下，该弹性件20可以发生形变，并带着该第一透光板30的位置发生改变即可，该激光器60和该探测器50处于该壳体10的密封空间的同一侧，即处于该第二透光板40远离第一透光板30的一侧，探测器50用于检测第二透光板40透射光的干涉光谱，当需要对待测振动进行测量的时候，该激光器60发出激光，通过第二透光板40，由于该第二透光板40和第一透光板30之间形成了法布里-珀罗谐振腔，入射光在第二透光板40和第一透光板30之间进行多次反射，在振动的作用下，该弹性件20发生形变，进而带动第一透光板30的位置发生改变，使得该第一透光板30和第二透光板40之间的距离发生改变，进而影响通过该第二透光板40和第一透光板30之间进行多次反射出射光的干涉光谱，通过该探测器50对该透过该第一透光板30和第二透光板40之间干涉的光的干涉光谱进行检测，并根据干涉光谱改变与振动的对应关系，得到待测振动信息，需要说明的是，该干涉光谱改变与振动的对应关系根据实验得到，在此不做具体说明；由于本申请采用的为光学器件，则使用寿命较长，可以在长期的振动中工作，并且由于法布里-珀罗谐振腔的干涉光谱与该法布里-珀罗谐振腔的长度有密切关系，则对该第一透光板30和第二透光板40之间的距离改变检测很敏感，进而使得对待测振动的检测很敏感，且振动对该法布里-珀罗谐振腔的长度影响较大，进而对通过第二透光板40的干涉光的干涉光谱影响较大，继而通过干涉光谱改变与振动的对应关系，得到较高精度的待测振动信息。
可选地，该第一透光板30和第二透光板40的材料均为玻璃材料。
可选地，该第一透光板30靠近第二透光板40的一侧镀有全反射膜。
该第一透光板30靠近第二透光板40的一侧镀有全反射膜，使得从第二透光板40照射到第一透光板30的光被全部反射，减少光的损耗，增加了该装置检测待测振动的精确性。
可选地，该第二透光板40靠近第一透光板30的一侧镀有高反射膜。
该第二透光板40靠近第一透光板30的一侧镀有高反射膜，使得第一透光板30反射回到第二透光板40的光大量被反射回第一透光板30，减少光的损耗，增加了该装置检测待测振动的精确性。
图2为本发明一实施例提供的另一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置的结构示意图；如图2所示，可选地，该第一透光板30和第二透光板40均为凹面镜，且凹面相对设置。
该第第一透光板30和第二透光板40均为凹面镜，凹面镜对光有汇聚作用，两个相对的凹面镜，将照射进的光大部分进行汇聚，并且由于第一透光板30靠近第二透光板40的一侧镀有全反射膜，该第二透光板40靠近第一透光板30的一侧镀有高反射膜，进一步减少光的损耗，增加了该装置检测待测振动的精确性。
可选地，该弹性件20为弹簧和弹片中任意一种。
该弹性件20可以为弹簧，也可以为弹片，在此不做具体限定，一般的，该弹性件20设置为弹簧，可以带动该第一透光板30多个方向移动。
图3为本发明一实施例提供的另一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置的结构示意图；如图3所示，可选地，该弹性件20的数量为多组。
该多组弹性件20设置在该第一透光板30远离第二透光板40的一侧，使得该第一透光板30在振动的环境下更加稳定的向一个方向移动，进而增加该装置检测待测振动的精确性。
图4为本发明一实施例提供的另一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置的结构示意图；如图4所示，可选地，该装置还包括信号传输装置，信号传输装置用于将探测器50检测的干涉光谱进行输出。
该探测器50用于接收通过该第二透光板40的干涉光，并得到该干涉光的干涉光谱，该信号传输装置将该探测器50得到的干涉光谱进行输出。
本申请提供的装置包括：壳体10、激光器60、探测器50、第一透光板30、第二透光板40和弹性件20；壳体10内部为密封空间，激光器60、探测器50、第一透光板30、第二透光板40和弹性件20均设置在壳体10的密封空间内，弹性件20一端连接第一透光板30，另一端连接在壳体10的密封空间的一端，将第一透光板30垂直于壳体10的密闭空间的一端悬空设置，第二透光板40设置在密闭空间内部，且平行于第一透光板30，第一透光板30与第二透光板40相对面的表面积小于壳体10的密闭空间的横截面面积，激光器60和探测器50均设置在密封空间的另一端，激光器60的光路与第一透光板30和第二透光板40垂直，探测器50用于检测第二透光板40透射光的干涉光谱，当需要对待测振动进行测量的时候，该激光器60发出激光，通过第二透光板40，由于该第二透光板40和第一透光板30之间形成了法布里-珀罗谐振腔，入射光在第二透光板40和第一透光板30之间进行多次反射，在振动的作用下，该弹性件20发生形变，进而带动第一透光板30的位置发生改变，使得该第一透光板30和第二透光板40之间的距离发生改变，进而影响通过该第二透光板40和第一透光板30之间进行多次反射出射光的干涉光谱，通过该探测器50对该透过该第一透光板30和第二透光板40之间干涉的光的干涉光谱进行检测，并根据干涉光谱改变与振动的对应关系，得到待测振动信息；由于本申请采用的为光学器件，则使用寿命较长，可以在长期的振动中工作，并且由于法布里-珀罗谐振腔的干涉光谱与该法布里-珀罗谐振腔的长度有密切关系，则对该第一透光板30和第二透光板40之间的距离改变检测很敏感，进而使得对待测振动的检测很敏感，且精度高。
本申请提供一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测系统，系统包括：计算机和第一方面任意一项的装置，计算机用于接收探测器50探测的干涉光谱，并根据干涉光谱的变化与振动的对应关系，得到待测振动信息。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置，其特征在于，所述装置包括：壳体、激光器、探测器、第一透光板、第二透光板和弹性件；所述壳体内部为密封空间，所述激光器、所述探测器、所述第一透光板、所述第二透光板和所述弹性件均设置在所述壳体的密封空间内，所述弹性件一端连接所述第一透光板，另一端连接在所述壳体的密封空间的一端，将所述第一透光板垂直于所述壳体的密闭空间的一端悬空设置，所述第二透光板设置在所述密闭空间内部，且平行于所述第一透光板，所述第一透光板与所述第二透光板相对面的表面积小于所述壳体的密闭空间的横截面面积，所述激光器和所述探测器均设置在所述密封空间的另一端，所述激光器的光路与所述第一透光板和所述第二透光板垂直，所述探测器用于检测所述第一透光板透射光的干涉光谱。
2.根据权利要求1所述的基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置，其特征在于，所述第一透光板和所述第二透光板的材料均为玻璃材料。
3.根据权利要求2所述的基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置，其特征在于，所述第一透光板靠近所述第二透光板的一侧镀有全反射膜。
4.根据权利要求3所述的基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置，其特征在于，所述第二透光板靠近所述第一透光板的一侧镀有高反射膜。
5.根据权利要求4所述的基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置，其特征在于，所述第一透光板和所述第二透光板均为凹面镜，且凹面相对设置。
6.根据权利要求1所述的基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧和弹片中任意一种。
7.根据权利要求6所述的基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置，其特征在于，所述弹性件的数量为多组。
8.根据权利要求1所述的基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测装置，其特征在于，所述装置还包括信号传输装置，所述信号传输装置用于将所述探测器检测的干涉光谱进行输出。
9.一种基于法布里-珀罗谐振腔的振动检测系统，其特征在于，所述系统包括：计算机和权利要求1-8任意一项所述的装置，所述计算机用于接收所述探测器探测的干涉光谱，并根据干涉光谱的变化与振动的对应关系，得到待测振动信息。
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| CN114543971A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-27 | 华中科技大学 | 一种fp干涉型声波探测器及声波探测方法 |
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2020
- 2020-09-02 CN CN202010907753.6A patent/CN111982270A/zh not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112945370A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-11 | 中北大学 | 全固态法布里-珀罗腔内嵌薄膜式的振动传感器及系统 |
| CN112945370B (zh) * | 2021-02-09 | 2022-09-13 | 中北大学 | 全固态法布里-珀罗腔内嵌薄膜式的振动传感器及系统 |
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