CN114088122B - 一种传感器、传感装置和信息处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种传感器、传感装置和信息处理系统，涉及物联网领域，该传感器包括：光纤、反射镜和悬臂结构；光纤用于传输光线，其端面用于反射接收到的光线；反射镜的镜面与光纤的端面相对，且具有间隙，用于反射从光纤接收到的光线，从光纤的端面反射的光线和从反射镜的镜面反射的光线形成干涉光，干涉光的特征与间隙的大小相关；悬臂结构包括多个螺旋状悬臂以及用于将这多个螺旋状悬臂固定在光纤的端面的多个支柱，用于将反射镜固定在光纤的端面，且能够响应于接收到的待检测信号产生形变，以使得间隙的大小发生变化。该传感器在恶劣环境下能正常工作，且具有较高的灵敏度，从而有利于传感器获得精确的测量值。

Description

一种传感器、传感装置和信息处理系统

技术领域

本申请涉及物联网领域，尤其涉及一种传感器、传感装置和信息处理系统。

背景技术

电子传感器是目前广泛应用于物联网的传感设备。但由于电子芯片普遍使用印刷电路板作为基底，并且各种电子元件无法高温、高压、强腐蚀、强电磁干扰等恶劣的环境下正常工作。例如，在一些工业场景如炼钢厂，环境温度可超过一千摄氏度，普通电子传感器无法正常工作，尽管经过特殊设计的专用电子温度传感器可以耐受较高温度，但在高压、强电磁干扰等环境等恶劣条件，依然会给电子传感器的正常工作带来极大的影响。

发明内容

本申请提供一种传感器、传感装置和信息处理系统，以期在恶劣的环境可以正常工作。

第一方面，本申请提供一种传感器，包括：光纤，用于传输光线，所述光纤的端面用于反射接收到的光线；反射镜，所述反射镜的镜面与所述端面相对，且具有间隙；所述镜面用于反射从所述光纤接收到的光线，从所述端面反射的光线和从所述镜面反射的光线形成干涉光，所述干涉光的特征与所述间隙的大小相关；悬臂结构，包括多个螺旋状悬臂以及用于将所述多个螺旋状悬臂固定在所述端面的多个支柱，所述悬臂结构用于将所述反射镜固定在所述光纤的端面，且能够响应于接收到的待检测信号产生形变，以使得所述间隙的大小发生变化。

干涉光的特征可以包括干涉条纹的位置和形状、光谱的偏移量等。

基于上述设计的传感器，不仅可以在恶劣的环境下正常工作，并且在悬臂结构的材质和厚度相同的情况下，与传统的薄膜片结构的光纤传感器相比，其中的多个螺旋状悬臂的悬臂结构的形变幅度较大，使得传感器中反射镜的镜面与光纤的端面的间隙大小变化幅度较大，从而从光纤的另一端射出的干涉光的特征的大小变化幅度较大，例如，干涉光的光谱的漂移量的变化幅度较大，因此，具有较高的灵敏度，有利于传感器获得精确的测量值。

可选地，所述螺旋状悬臂的个数和/或形状与所述待检测信号的频率相关。

可选地，所述悬臂结构的结构基频与所述待检测信号的频率相同，所述螺旋状悬臂的个数和/或形状由所述结构基频确定。

可选地，所述间隙的大小与所述螺旋状悬臂的厚度和/或长度相关。

可选地，所述反射镜的镜面与所述端面平行。

可选地，所述待检测信号包括：温度、湿度、酸碱度或压力。

第二方面，本申请提供一种传感装置，所述传感装置包括第一方面或第一方面中任一种可能的设计的传感器，以及光源器件、环形器和光电转换器；所述环形器连接于所述传感器、所述光源器件和所述光电转换器；所述光源器件用于发射光线；所述环形器用于将所述光源器件发出的光线传输给所述传感器；所述传感器用于接收所述光线，并产生干涉光，所述干涉光是由所述传感器中的光纤的端面对所述光线的反射光和反射镜的镜面对所述光线的反射光之间形成干涉而得到；所述环形器还用于将所述干涉光传输给所述光电转换器；所述光电转换器用于基于接收到所述干涉光生成承载待检测信号的电信号。

基于上述设计的传感装置中的传感器在检测到待检测信号后，可以通过环形器将干涉光传输给光电转换器，光电转换器将干涉光携带的光信号转换为电信号，从而传感装置可以实现对待检测信号的检测，或者说，实现对数据的采集。由于本申请提出的传感器不仅具有一般光纤传感器的共有性能和优势，可以在恶劣环境下能正常工作，且具有较高的灵敏度，从而有利于传感器获得精确的测量值。

可选地，所述光源器件包括：可调谐激光器或宽带光源。

可选地，所述传感装置还包括信号处理器，所述信号处理器连接于所述光电转换器，所述信号处理器用于处理来自所述光电转换器的所述承载待检测信号的电信号，得到处理后的电信号。

第三方面，本申请提供一种信息处理系统，所述信息处理系统包括：至少一个第二方面或第二方面中任一种可能的设计的传感装置。

基于上述设计，基于本申请提出的传感器的性能特性，该信息处理系统可以在恶劣的工业环境下实时精确地采集用户所关心的待检测信号。

可选地，所述系统还包括信息处理装置，与所述传感装置之间具有通信连接，所述信息处理装置用于对从所述传感装置接收到的电信号进行如下一项或多项处理：数据清洗、数据筛选或数据分析。

可选地，所述系统还包括应用支撑装置，用于基于所述信息处理装置处理后的数据，提供如下应用支撑：状态监控、报警提醒、数据可视化或建模与仿真。

附图说明

图1为一种传统的薄膜片结构的光纤传感器的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种传感器的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种悬臂结构的示意图；

图4为本申请实施例提供的三种悬臂结构的对比示意图；

图5为本申请实施例提供的传感器的灵敏度对比仿真实验数据图；

图6为本申请实施例提供的一种传感装置的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种信息处理系统的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

万物互联时代，如何获取精准、稳定、可靠的传感数据是构建高性能物联网的基础与核心。特别地，在物联网技术基础上发展而来的新应用场景和新技术，例如工业4.0和数字孪生技术，对传感器的数量与性能提出了更高的要求。

不同于日常生活场景，工业生产环境往往伴随着高温、高压、强腐蚀、强电磁干扰等恶劣条件。电子传感器是目前广泛应用于物联网的传感设备。但由于电子芯片普遍使用印刷电路板作为基底，并且各种电子元件无法高温、高压、强腐蚀、强电磁干扰等恶劣的环境下正常工作。例如，在一些工业场景如炼钢厂，环境温度可超过一千摄氏度，普通电子传感器无法正常工作，尽管经过特殊设计的专用电子温度传感器可以耐受较高温度，但在高压、强电磁干扰等环境等恶劣条件，依然会给电子传感器的正常工作带来极大的影响。

因此，为了构建稳定、高性能的应用于工业生产的物联网系统，获取精准、稳定、可靠的传感数据，亟需研发可耐受恶劣工业环境的、灵敏度高的传感器。

由于光纤稳定、鲁棒的物理化学特性，以及光学传感器天然的抗电磁干扰能力，光纤传感器可以在常规电子传感器无法工作的恶劣环境下正常运行，并且，光纤传感器具有体积小、重量轻、成本低、高性能、高稳定性、可复用、可远程传感、抗电磁干扰等突出优势。

然而，传统的光纤传感器中的反射镜大多固定于一个薄膜片上，如图1所示出的传统的薄膜片结构的光纤传感器100，反射镜固定在一个薄膜片结构上，但这种传统的薄膜片结构的光纤传感器灵敏度不高。

本申请实施例提供的传感器，通过引入螺旋状悬臂，使得悬臂结构中由支柱至反射镜的镜面中心的螺旋状悬臂的长度超出了支柱至反射镜镜面中心的直线距离，因螺旋状悬臂的长度较大，该悬臂结构在接收信号时，发生的形变幅度较大，反射镜的镜面与光纤的端面间间隙大小的变化幅度也较大，因此可以提高光纤传感器的灵敏度，进而为构建稳定、高性能的应用于工业生产的物联网系统，获取精准、稳定、可靠的传感数据提供有力的基础。

为了更好地理解本申请实施例中提出的传感器、传感装置和信息处理系统，下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

需要说明的是，本申请实施例中提供的传感器、传感装置和信息处理系统可以应用于物联网领域，也可以应用于除物联网领域之外的任意领域，本申请对此不作限定。

本申请提供了一种传感器，该传感器可以包括：包括光纤、反射镜、悬臂结构。如图2所示，图中示出了传感器200，该传感器200包括光纤1、反射镜2、悬臂结构3。

其中，光纤1可以用于传输光线。一示例，光纤1可以包括纤芯11，纤芯11可以用于传输光线。应理解，虽然图2中未示出，纤芯11的外层可以为包层。光纤的端面可以用于反射接收到的光线，也可以理解为，光纤的纤芯的端面可以用于反射接收到的光线。例如，图2中示出的光纤的端面111包括纤芯的端面1111和端面112包括纤芯的端面1121，端面111和端面112可以用于反射接收到的光线，可以理解为，纤芯的端面1111和纤芯的端面1121可以用于反射接收到的光线。还应理解，光纤可以用于连接其他光学器件。

反射镜的镜面与光纤的端面相对，且具有间隙。如图2所示，反射镜2的镜面与光纤的端面112相对，且二者之间具有间隙。

反射镜的镜面可以用于反射从光纤接收到的光线，从光纤的纤芯的端面反射的光线和从反射镜的镜面反射的光线可以形成干涉光，干涉光的特征与反射镜的镜面与纤芯的端面之间的间隙的大小相关。如图2所示，反射镜2的镜面可以用于反射从光纤1的纤芯11接收到的光线，从光纤1的端面112反射的光线，也即，从纤芯的端面1121反射的光线，与从反射镜2的镜面反射的光线可以形成干涉光，干涉光的特征与反射镜2的镜面与光纤的端面1121之间的间隙的大小相关。

干涉光的特征可以包括干涉条纹的位置和形状、光谱的偏移量等。

悬臂结构可以包括多个螺旋状悬臂以及用于将这多个螺旋状悬臂固定在光纤的端面上的多个支柱，该悬臂结构可以用于将反射镜固定在光纤的端面上，并且，该悬臂结构还能够响应于接收到的待检测信号产生形变，以使得光纤的端面与反射镜的镜面之间的间隙的大小发生变化。

图3为本申请实施例提供的一种悬臂结构的示意图。

如图3所示，悬臂结构3包括3个螺旋状悬臂，分别为螺旋状悬臂311、螺旋状悬臂312和螺旋状悬臂313，以及包括用于将这3个螺旋状悬臂固定在光纤的端面上的3个支柱，如图中示出的支柱321、支柱322和支柱323。例如，该悬臂结构3可以用于将反射镜2固定在光纤1的端面112上，并且，当该悬臂结构3接收到的待检测信号后，可以响应于该待检测信号而产生形变，以使得光纤1的端面112与反射镜2的镜面之间的间隙的大小发生变化。

应理解，图3只是一示例，在实际应用场景中，悬臂结构3可以包括更多或更少个螺旋状悬臂和支柱。还应理解，支柱的个数与螺旋状悬臂的个数相同。

传感器200工作时，当传感器200未接收到待检测信号时，光纤1的端面112与反射镜2的镜面之间的间隙基本保持不变，从纤芯的端面1111进入的光线传输到纤芯的端面1121上后，可以被纤芯的端面1121反射，同时，这条光线还穿透纤芯的端面1121达到反射镜2，反射镜2的镜面将光线反射，被反射镜2反射的光线可以穿透纤芯的端面1121，因此，被纤芯的端面1121反射的光线与被反射镜2反射的光线可以再传输到纤芯的端面1111，被纤芯的端面1121反射的光线与被反射镜2反射的光线存在相位差，这两条反射光在纤芯11中传输时发生叠加，形成了干涉光；当接收到待检测信号时，悬臂结构3响应于该待检测信号而产生形变，光纤1的端面112与反射镜2的镜面之间的间隙的大小发生变化，这时，被纤芯的端面1121反射的光线与被反射镜2反射的光线存在的相位差也会随之发生变化，所以在接收到待检测信号时形成的干涉光的特征与未接收到待检测信号时形成的干涉光的特征不同。因此，可以通过干涉光的特征的变化来感知待检测的信号。

基于上述设计的传感器可耐受恶劣工业环境，不仅能在恶劣的环境下正常工作，并且，在悬臂结构的材质和厚度相同的情况下，上述传感器由于引入了多个螺旋状悬臂的悬臂结构，具有较薄膜片结构更长的悬臂，因此在接收到相同的待测信号时，本申请提供的传感器形变幅度更大，反射镜的镜面与光线的端面间间隙大小的变化幅度更大，从而使得光纤的另一端射出的干涉光的特征的大小变化幅度也更大，本申请提供的传感器对待检测信号的响应更加敏感，因此，相较于传统的薄膜片结构传感器而言，具有更高的灵敏度，有利于传感器获得精确的测量值。

在一种可能的设计中，间隙的大小与螺旋状悬臂的厚度和/或长度相关。

在这种可能的设计中，间隙的大小指的是传感器未检测到待检测信号时，光纤的端面与反射镜的初始间隙的大小。

上文已述及，干涉光的特征与间隙的大小有关，所以在设计传感器的悬臂结构时需要考虑光纤的端面与反射镜的初始间隙的大小。初始间隙的大小可以根据螺旋状悬臂的厚度，或者，螺旋状悬臂的厚度的长度，或者，螺旋状悬臂的厚度和长度等来确定光纤的端面与反射镜的初始间隙的大小。

在确定了光纤的端面与反射镜的初始间隙的大小后，可以根据这个初始间隙的大小来确定悬臂结构包括的用于支柱的长度或高度。

在一种可能的设计中，反射镜的镜面与光纤的端面平行。

如图2所示，反射镜2的镜面与光纤1的端面112可以平行设置。此外，反射镜2设置的位置应使得由反射镜2反射的光可以通过纤芯11传输出去。

在另一种可能的设计中，反射镜与光纤的端面也可以存在角度，只要能够使得反射镜反射的光线可以通过纤芯传输出去即可，本申请对此反射镜与光纤的端面之间存在的角度的大小不作限定。

可选地，待检测信号可以包括：温度、湿度、酸碱度或压力等。

如果待检测信号是温度、湿度或酸碱度等，在一种可能的设计中，可以在螺旋状悬臂上涂覆或蒸镀对温度、湿度或酸碱度敏感的材料，例如，对温度敏感的材料包括但不限于金、银或铜等对温度敏感的金属材料，如果传感器用于检测温度，可以在螺旋状悬臂上蒸镀金、银或铜等对温度敏感的金属材料；对湿度和酸碱度敏感的材料包括但不限于聚丙烯酸等，如果传感器用于检测湿度或酸碱度，可以在螺旋状悬臂上涂覆聚丙烯酸等对湿度或酸碱度敏感材料。当传感器所在的区域的温度、湿度或酸碱度的变化时，螺旋状悬臂上的材料产生反应，从而使得螺旋状悬臂发生形变，进而导致反射镜与光纤的端面之间的间隙发生变化，从而使得干涉光的特征产生变化，从而使得传感器能够检测到待检测信号，从而实现传感器的数据采集。另一种可能的设计，可以在螺旋状悬臂的制作材料中添加对温度、湿度或酸碱度敏感的材料，这样，当传感器所在的区域的温度、湿度或酸碱度的变化时，螺旋状悬臂也会相应的发生形变，从而使得传感器能够检测到待检测信号，从而实现传感器的数据采集。例如，如果传感器用于检测温度，可以用环氧树脂作为螺旋状悬臂的制作材料，也可以在环氧树脂中混入金、银、铜等对温度敏感的材料，本申请对此不作限定。

本申请中提出的传感器除了可以用来检测温度、湿度或酸碱度等，还可以用来检测氢气。本申请中提出的传感器在用来检测氢气时，可以将钯蒸镀在螺旋状悬臂上。

如果待检测信号是压力等，可以不需要额外的涂层或者添加额外的材料，待测信号可以认为具有一定的冲击力，可以使得悬臂结构发生形变，反射镜与光纤的端面之间的间隙的大小发生变化，从而使得传感器能够检测到待检测信号，从而实现传感器的数据采集。应理解，声压也可以认为是压力中的一种。

需要说明的是，制作悬臂结构的材质可以根据不同的应用场景和待测信号的类型等确定，例如，悬臂结构的材质可以塑料(例如原料可以为环氧树脂等)、橡胶、金属或纸质等，本申请对此不作任何限定。

可选地，螺旋状悬臂的个数和/或形状与待检测信号的频率相关。

螺旋状悬臂的个数的确定，和/或，螺旋状悬臂的形状的确定，与悬臂结构的形状相关，悬臂结构的形状与待检测信号的频率相关，也即，螺旋状悬臂的个数和/或形状与待检测信号的频率相关。在一种可能的设计方式中，悬臂结构包括的螺旋状悬臂的个数，和/或，悬臂结构包括的螺旋状悬臂的实际形状可以根据待测信号的频率来确定。

示例性地，悬臂结构包括的多个螺旋状悬臂中的每一个螺旋状悬臂的形状，可以满足驱动方程或者说，每一个螺旋状悬臂的两条边可以满足驱动方程。

其中，x和y可以分别表示以这多个螺旋状悬臂的交点为坐标原点的横坐标和纵坐标，t可以表示驱动变量，α、β、γ和θ为可调参数。α和γ与螺旋状悬臂的长度相关，α、β、γ和θ与所述每个螺旋臂的宽度相关，t、α、β、γ和θ∈(－∞，+∞)。

应理解，上述驱动方程只是一示例，本申请对驱动方程的形式不作具体限定。例如，基于上述驱动方程可以进行数学变换，比如可以通过驱动变量t，将上述驱动方程转换成一个x与y的关系式，这些数学变换均应落入本申请的保护范围。

例如，图4中的(a)、(b)和(c)分别示出了基于上述驱动方程，在α、β和θ的取值不同的情况下得到的螺旋状悬臂。图4中的(a)示出的悬臂结构的一个螺旋状悬臂的边401和边402、图4中的(b)示出的悬臂结构的一个螺旋状悬臂的边403和边404，以及，图4中的(c)示出的悬臂结构的一个螺旋状悬臂的边405和边406，都可以满足上述驱动方程。

第一个示例，在图4中的(a)中，当α＝0.6，β＝1.27，γ＝0.045，θ＝﹣0.07时，即可以确定出边401对应的形状的线条；当α＝0.6，β＝﹣20，γ＝0.045，θ＝0.07时，即/>可以确定出边402对应的形状的线条。进而，边401和边402可以确定出一个螺旋状悬臂的形状。

第二个示例，在图4中的(b)中，当α＝0.4，β＝1.27，γ＝0.045，θ＝﹣0.07时，即可以确定出边403对应的形状的线条；当α＝0.4，β＝﹣20，γ＝0.045，θ＝0.07时，即/>可以确定出边404对应的形状的线条。进而，边403和边404可以确定出一个螺旋状悬臂的形状。

第三个示例，在图4中的(c)中，当α＝0.2，β＝1.27，γ＝0.045，θ＝﹣0.07时，即可以确定出边405对应的形状的线条；当α＝0.2，β＝﹣20，γ＝0.045，θ＝0.07时，即/>可以确定出边406对应的形状的线条。进而，边405和边406可以确定出一个螺旋状悬臂的形状。

结合图4，通过上述三个示例的对比，α、β、γ和θ取不同的值时，螺旋状悬臂的边的线条不同，进而设计出的螺旋状悬臂的形状不同。例如，图4中的(a)示出的悬臂结构包括的螺旋状悬臂的宽度在这三个示例中是最宽的，而其螺旋状悬臂的长度在这三个示例中是最短的，而图4中的(c)示出的悬臂结构包括的螺旋状悬臂的宽度在这三个示例中是最窄的，而其螺旋状悬臂的长度在这三个示例中是最长的。

应理解，在上述三个示例中，虽然γ的取值未发生变化，但在实际场景中，γ取不同的值也会对螺旋状悬臂的宽度和长度产生影响。还应理解，上述三个示例仅仅是示例性地说明，不应对本申请产生任何限定。

可选地，悬臂结构的结构基频与待检测信号的频率相同，螺旋状悬臂的个数和/或形状由其结构基频确定。

悬臂结构包括的螺旋状悬臂的个数和形状一旦确定，则悬臂结构的结构基频就确定了。如果传感器要针对性地检测某种频率的待检测信号，例如声压，可以根据待检测信号的频率来确定所需要的悬臂结构的结构基频，从而再根据所需要的悬臂结构的结构基频来确定该悬臂结构包括的螺旋状悬臂的个数，或者，确定该悬臂结构包括的螺旋状悬臂的形状，或者，确定该悬臂结构包括的螺旋状悬臂的个数和形状，进而对所需的螺旋状悬臂进行设计和制作。

例如，根据不同的待检测信号的频率设计出的如图4所示的3个悬臂结构。示例性地，图4中的(a)示出的悬臂结构的结构基频为66.9千赫兹(Hertz)(KHz)，图4中的(b)示出的悬臂结构的结构基频为32.2KHz，图4中的(c)示出的悬臂结构的结构基频为11.6KHz。

本申请提出的传感器的工作模式可以包括但不限于以下有2种，下文以声压为例来对传感器的工作模式进行详细说明。

当待测声音的频率范围较广且未知时，可以通过设计螺旋状悬臂的数量、形状和厚度，进而使悬臂结构的结构基频远高于待测声音的频率，从而在待测频率范围内获得平坦的频率响应，从而可以检测到待测声音的频率，进而得到声压在频率范围内的分布。

当待测声音的频率已知，且声压很低时，可以将传感器的悬臂结构的结构基频设计为与待测声音的频率相同，利用共振现象急剧提升悬臂结构的形变幅度，从而显著提升传感器的灵敏度。

图5为本申请实施例提供的传感器的灵敏度对比仿真实验数据图。

如图5所示，以待检测信号为声压为例，横坐标可以表示声压的强度，纵坐标可以表示反射镜向光纤的端面的偏移量，虚线表示本申请实施例提出的如图2所示的传感器200在不同的声压的强度下，传感器200的悬臂结构3响应于声压产生形变导致反射镜2向光纤的端面112侧的偏移量，也可以理解为，传感器200的光纤的端面112与反射镜2之间的间隙的减小量；实线可以表示如图1所示出的传统的薄膜片结构的光纤传感器100在不同的声压的强度下，传感器100的薄膜片上的反射镜向光纤的端面的偏移量。

需要说明的是，图5中示出的仿真数据是在传感器200悬臂结构与传统的薄膜片结构的光纤传感器100的薄膜片的材质和厚度相同的情况下进行的仿真实验所得出的数据。

从图5中可以看出，传感器200在声压的强度增大时，反射镜2向光纤的端面112侧的偏移量也随之增大，相应地，光纤的端面112与反射镜2之间的间隙随之减小，并且从虚线的斜率可以看出，偏移量或间隙的大小变化比较明显；而传统的薄膜片结构的光纤传感器100在声压的强度增大时，从实线的斜率可以看出，薄膜片上的反射镜向光纤的端面的偏移量或间隙的大小变化并不是很明显。因此，通过仿真数据的对比，可以得出本申请提出的传感器200比传统的薄膜片结构的光纤传感器100的灵敏度高。并且，在仿真实现中得出，本申请提出的传感器的灵敏度在最高时可以达到传统的薄膜片结构的光纤传感器的63.4倍，这个倍数可以等同于图5中虚线的斜率和实线的斜率之间的倍数关系。

本申请还提供一种传感装置，该传感装置可以包括本申请提出的传感器，以及光源器件、环形器和光电转换器等。其中，所述环形器连接于所述传感器、所述光源器件和所述光电转换器；所述光源器件用于发射光线；所述环形器用于将所述光源器件发出的光线传输给所述传感器；所述传感器用于接收所述光线，并产生干涉光，所述干涉光是由所述传感器中的光纤的端面对所述光线的反射光和反射镜的镜面对所述光线的反射光之间形成干涉而得到；所述环形器还用于将所述干涉光传输给所述光电转换器；所述光电转换器用于基于接收到所述干涉光生成承载待检测信号的电信号。

传感器、光源器件和环形器时光学器件，光电转换器是电学器件。

图6为本申请实施例提供的一种传感装置的示意图。

如图6所示，传感装置600可以包括如图2所示的传感器200，以及光源器件610、环形器620和光电转换器630。

其中，环形器620连接于传感器200、光源器件610和光电转换器630。光源器件610可以用于发射光线。环形器620可以用于将光源器件610发出的光线传输给传感器200。传感器200可以用于接收光线，并产生干涉光，所述干涉光是由传感器200中的纤芯的端面对光源器件610发射来的光线进行反射而形成的反射光与反射镜的镜面对通过光纤的纤芯传来的光线进行反而形成的反射光之间形成干涉得到的。环形器620还可以用于将干涉光传输给光电转换器630。光电转换器630可以用于基于接收到干涉光生成承载待检测信号的电信号。

基于上述设计，本申请提出的传感器在检测到待检测信号后，通过环形器将干涉光传输给光电转换器，光电转换器将干涉光携带的光信号转换为电信号，从而传感装置可以实现对待检测信号的检测，或者说，实现对数据的采集。由于本申请提出的传感器不仅具有一般光纤传感器的共有性能和优势，并且，本申请提出的传感器比传统的薄膜片结构的光纤传感器的灵敏度高，因此，包括本申请实施例提出的传感器的传感装置可以在较为恶劣的环境下采集到精度较高的数据。

可选地，传感装置还可以包括信号处理器，信号处理器可以连接于光电转换器，信号处理器可以用于处理来自光电转换器的所承载待检测信号的电信号，得到处理后的电信号。

信号处理器可以根据干涉光的特征的变化，计算出待检测信号的物理量的变化。

例如，信号处理器还可以对光电转换器传来的信号进行方差、去最大值和最小值等的计算，得到更准确和更稳定的检测信号。本申请对此不作限定。

例如，在图6中，传感装置600还可以包括信号处理器640，信号处理器640连接于光电转换器630，信号处理器640可以用于处理来自光电转换器630的所承载待检测信号的电信号，进而得到处理后的电信号。

可选地，光源器件可以包括但不限于可调谐激光器或宽带光源等。

可以根据不同的待测信号或者对待测信号的不同分析手段，采用不同的光源器件。本申请对此不作任何限定。例如，光源器件还可以包括超连续谱光源。

本申请提供还一种信息处理系统，该信息处理系统可以包括：至少一个如图6所示的传感装置。

图7为本申请实施例提供的一种信息处理系统的示意图。

例如，在图7中，信息处理系统700包括至少一个传感装置600。

基于传感装置600中的传感器200的性能特性，该信息处理系统700可以应用于恶劣的工业环境中，例如，该信息处理系统700可以是但不限于应用于恶劣工业环境的物联网系统。

基于上述设计，基于本申请提出的传感器的性能特性，该信息处理系统可以在恶劣的工业环境下实时精确地采集用户所关心的待检测信号。

可选地，该信息处理系统还可以包括信息处理装置，该信息处理装置与传感装置之间具有通信连接，该信息处理装置可以用于对从所述传感装置接收到的电信号进行如下一项或多项处理：数据清洗、数据筛选或数据分析。

信息处理装置与传感装置之间的通信连接可以采用但不限于无线通信连接。无线通信连接可以包括但不限于：近场通信(near field communication，NFC)、蓝牙、无线保真(wireless fidelity，Wi-Fi)、紫蜂(zigbee)、LoRa、超宽带(ultra wide band，UWB)、窄带物联网(narrow band internet of things，NB-IoT)、Sigfox和2G/3G/4G/5G等。

采用哪种无线通信连接，可以根据传输距离来确定，例如，传输距离在几厘米至200米时，可采用NFC、蓝牙、Wi-Fi、zigbee和UWB等局域网无线通信技术进行通信连接；传输距离在20公里以内时，可采用NB-IOT、LoRa和Sigfox等低功耗广域网技术进行通信连接；传输距离更远时，可采用2G/3G/4G/5G等广域网无线通讯技术进行通信连接。

如图7所示，信息处理系统700还可以包括信息处理装置710，信息处理装置710可以用于对来自传感装置600的电信号进行包括但不限于数据清洗、数据筛选、和数据分析在内的信息处理或数据处理，从海量的传感信息中提取出用户所关心的关键数据和/或信息。

信息处理装置710还可以用于包括但不限于设备管理、连接管理和认证鉴权在内的数据接入控制。本申请对此不作任何限定。

可选地，信息处理系统还可以包括应用支撑装置，该应用支撑装置用于基于信息处理装置处理后的数据，提供如下应用支撑：状态监控、报警提醒、数据可视化或建模与仿真。

如图7所示，信息处理系统700还可以包括应用支撑装置720，该应用支撑装置720可以用于为在物联网信息的各类场景下的应用提供服务支撑，例如，包括但不限于状态监控、报警提醒、数据可视化、建模与仿真等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变形、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (12)

1.一种传感器，其特征在于，包括：

光纤，用于传输光线，所述光纤的端面用于反射接收到的光线；

反射镜，所述反射镜的镜面与所述端面相对，且具有间隙；所述镜面用于反射从所述光纤接收到的光线，从所述端面反射的光线和从所述镜面反射的光线形成干涉光，所述干涉光的特征与所述间隙的大小相关；

悬臂结构，包括多个螺旋状悬臂以及用于将所述多个螺旋状悬臂固定在所述端面的多个支柱，所述悬臂结构用于将所述反射镜固定在所述光纤的端面，且能够响应于接收到的待检测信号产生形变，以使得所述间隙的大小发生变化。

2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述螺旋状悬臂的个数和/或形状与所述待检测信号的频率相关。

3.如权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述悬臂结构的结构基频与所述待检测信号的频率相同，所述螺旋状悬臂的个数和/或形状由所述结构基频确定。

4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述间隙的大小与所述螺旋状悬臂的厚度和/或长度相关。

5.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述反射镜的镜面与所述端面平行。

6.如权利要求1至4中任一项所述的传感器，其特征在于，所述待检测信号包括：温度、湿度、酸碱度或压力。

7.一种传感装置，其特征在于，所述传感装置包括如权利要求1至6中任一项所述的传感器，以及光源器件、环形器和光电转换器；

所述环形器连接于所述传感器、所述光源器件和所述光电转换器；

所述光源器件用于发射光线；

所述环形器用于将所述光源器件发出的光线传输给所述传感器；

所述传感器用于接收所述光线，并产生干涉光，所述干涉光是由所述传感器中的光纤的端面对所述光线的反射光和反射镜的镜面对所述光线的反射光之间形成干涉而得到；

所述环形器还用于将所述干涉光传输给所述光电转换器；

所述光电转换器用于基于接收到所述干涉光生成承载待检测信号的电信号。

8.如权利要求7所述的传感装置，其特征在于，所述光源器件包括：可调谐激光器或宽带光源。

9.如权利要求7或8所述的传感装置，其特征在于，所述传感装置还包括信号处理器，所述信号处理器连接于所述光电转换器，所述信号处理器用于处理来自所述光电转换器的所述承载待检测信号的电信号，得到处理后的电信号。

10.一种信息处理系统，其特征在于，所述信息处理系统包括：至少一个如权利要求7至9中任一项所述的传感装置。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括信息处理装置，与所述传感装置之间具有通信连接，所述信息处理装置用于对从所述传感装置接收到的电信号进行如下一项或多项处理：数据清洗、数据筛选或数据分析。

12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括应用支撑装置，用于基于信息处理装置处理后的数据，提供如下应用支撑：状态监控、报警提醒、数据可视化或建模与仿真。