CN115560682B - 一种位移测量装置及其制造方法 - Google Patents
一种位移测量装置及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115560682B CN115560682B CN202211545084.8A CN202211545084A CN115560682B CN 115560682 B CN115560682 B CN 115560682B CN 202211545084 A CN202211545084 A CN 202211545084A CN 115560682 B CN115560682 B CN 115560682B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- supporting beam
- fixed support
- measuring device
- unit
- displacement measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 99
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 claims description 37
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 claims description 37
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 26
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 22
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 10
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 24
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000000306 component Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N gold tin Chemical compound [Sn].[Au] JVPLOXQKFGYFMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011345 viscous material Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
本发明提供一种位移测量装置及其制造方法，包括：左侧固定支座和右侧固定支座，所述的左侧固定支座和右侧固定支座安装于待测目标物表面；以及设置在左侧固定支座与右侧固定支座之间的支撑梁；所述的支撑梁包括左侧支撑梁、右侧支撑梁以及设置在左侧支撑梁和右侧支撑梁之间的顶部支撑梁；所述的左侧支撑梁上设置有悬臂梁，悬臂梁远离左侧支撑梁的端部设置有闪耀光栅芯片；顶部支撑梁的下方设置有准直单元，所述准直单元的入光侧接收光源信号，所述准直单元的出光侧用于将准直后的光源信号输出至所述闪耀光栅芯片。本发明的方案能够捕捉被测物体的微小位移量，实现纳米级到毫米级的位移变化量的测量，具有高灵敏度和高精度特性，适用场景广泛。
Description
技术领域
本发明涉及位移测量技术领域，具体涉及一种位移测量装置及其制造方法。
背景技术
位移测量技术广泛应用于工业、军事、航空航海以及通讯等各种领域。现有技术中的光学检测装置（如激光干涉仪，光电自准直仪等）的系统结构复杂，体积大，难以测量微小位移，或对微小位移变化量不敏感，而且上述仪器对测量环境要求高而很难应用于工业高精度在线测量领域，尤其在风力发电机叶片载荷监测、风机叶片法兰松动的微小位移监测、螺栓松动监测等领域。为此，需要设计一种能够测量微小位移、灵敏度高、且能够适用于多种复杂环境的位移测量装置。
发明内容
为了克服相关技术中诸多问题中的至少一者，本发明提供了一种位移测量装置及其制造方法。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种位移测量装置，包括：左侧固定支座和右侧固定支座，所述的左侧固定支座和右侧固定支座安装于待测目标物表面；以及设置在左侧固定支座与右侧固定支座之间的支撑梁；
所述的支撑梁包括左侧支撑梁、右侧支撑梁以及设置在左侧支撑梁和右侧支撑梁之间的顶部支撑梁；
所述的左侧支撑梁上设置有悬臂梁，悬臂梁远离左侧支撑梁的端部设置有闪耀光栅芯片；
顶部支撑梁的下方设置有准直单元，所述准直单元的入光侧接收光源信号，所述准直单元的出光侧用于将准直后的光源信号输出至所述闪耀光栅芯片。
可选的一个实施例中，所述准直单元的入光侧连接有光纤，所述的光源信号通过所述光纤输入准直单元的入光侧。
可选的一个实施例中，所述的光纤为镀金或聚酰亚胺涂覆的光纤，所述光纤远离准直单元的一端穿过右侧支撑梁，所述光纤与右侧支撑梁之间的间隙采用焊接密封。
可选的一个实施例中，所述的左侧固定支座和右侧固定支座通过粘接或焊接方式安装于待测目标物表面。
可选的一个实施例中，所述闪耀光栅芯片为MEMS工艺制造芯片，其上设置有若干微镜片，经过准直单元的光源信号照射至所述微镜片，并经过所述微镜片对入射光波长选择性反射后进入准直单元且被信号接收模块采集。
可选的一个实施例中，左侧支撑梁设置在所述左侧固定支座上，右侧支撑梁设置在所述右侧固定支座上，左侧支撑梁与左侧固定支座的连接处设置有增敏结构，和/或，右侧支撑梁与右侧固定支座的连接处设置有增敏结构。
可选的一个实施例中，所述的顶部支撑梁与左侧支撑梁的连接处设置有增敏结构，和/或，所述的顶部支撑梁与右侧支撑梁的连接处设置有增敏结构。
可选的一个实施例中，所述的左侧固定支座和右侧固定支座之间还设置有可拆卸的保护梁，所述的保护梁在装配状态下用于防止位移测量装置变形。
可选的一个实施例中，所述的准直单元通过固定单元设置于顶部支撑梁上，所述的固定单元用于调整准直单元的姿态和/或位置。
可选的一个实施例中，所述的准直单元和固定单元采用镀金处理，且准直单元和固定单元通过焊接连接。
可选的一个实施例中，所述悬臂梁的端部一侧设置有限位部，所述限位部用于定位闪耀光栅芯片的安装位置。
可选的一个实施例中，所述位移测量装置还包括密封单元，所述的密封单元一端连接所述的悬臂梁，另一端连接所述的准直单元，以在悬臂梁和准直单元之间形成密封通道。
可选的一个实施例中，所述的位移测量装置的外部设置有壳体，所述壳体密封位移测量装置内部的元件。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种如第一方面所述的位移测量装置的制造方法，所述方法包括：
将支撑梁固定在左侧固定支座与右侧固定支座之间；
通过固定元件将保护梁的两端分别可拆卸的连接在左侧固定支座与右侧固定支座上。
可选的一个实施例中，在左侧支撑梁与左侧固定支座的连接处加工增敏结构，和/或，在右侧支撑梁与右侧固定支座的连接处加工增敏结构，和/或，在顶部支撑梁与左侧支撑梁的连接处加工增敏结构，和/或，在顶部支撑梁与右侧支撑梁的连接处加工增敏结构。
可选的一个实施例中，左侧支撑梁上安装悬臂梁，所述悬臂梁的端部一侧设置有限位部，根据所述限位部的位置安装闪耀光栅芯片。
可选的一个实施例中，固定单元安装于顶部支撑梁上后，将准直单元安装于固定单元，并调节固定单元以获得设计所需的准直单元姿态和/或位置；
调节完成以后，将准直单元焊接到固定单元上，其中，准直单元和固定单元采用镀金处理。
可选的一个实施例中，将密封单元一端连接所述的悬臂梁，另一端连接所述的准直单元，以在悬臂梁和准直单元之间形成密封通道；并在位移测量装置的外部罩设壳体以密封位移测量装置内部的元件。
本发明的技术方案具有如下优点或有益效果：
（1）所述的位移测量装置设置有支撑梁，并在支撑梁上集成有悬臂梁、闪耀光栅芯片、准直单元等器件，并采用光学测量原理以捕捉被测物体的微小位移量，所述的测量装置能够对纳米级的位移变化量进行测量。并且悬臂梁的安装方式增大了位移传感器的测量标距，进而增加了位移测量装置的测量灵敏度。另外，采用无源的光纤位移测量单元，使得本发明的装置适用于各种强磁场环境，以及室外恶劣环境等特殊环境，而且适合长期工作。
（2）左侧固定支座和右侧固定支座通过粘接或焊接方式安装于待测目标物表面，提高了位移测量装置的安装稳定性。
（3）一个实施例中闪耀光栅芯片为MEMS工艺制造芯片，其上设置有若干微镜片，经过准直单元的光源信号照射至所述微镜片。由于采用MEMS微纳制造技术，将微小的反射镜面组成所述闪耀光栅芯片上，进一步使得本发明能够实现微小角度的测量，并通过角度量和位移量的标定实现对微小位移的测量。
（4）左侧支撑梁与左侧固定支座的连接处设置有增敏结构，和/或，右侧支撑梁与右侧固定支座的连接处设置有增敏结构；以及所述的顶部支撑梁与左侧支撑梁的连接处设置有增敏结构，和/或，所述的顶部支撑梁与右侧支撑梁的连接处设置有增敏结构；通过上述增敏结构的设置有效保证了本发明的位移测量装置的高灵敏度和高精度性能。
（5）通过设置可拆卸的保护梁，不仅提高了装置的结构强度，同时也确保拆除保护梁后的位移测量装置的测量精度和灵敏度。再者，保护梁设计有效地保证高灵敏支撑梁在加工过程中不会变形，使得本发明的装置易于生产制造。
（6）采用低温度膨胀系数的金属对多个器件进行镀金处理，降低了器件因温度变化而产生变形的情形，确保了器件的安装精度。再者，所述镀金处理也便于器件进行焊接固定等。
附图说明
附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
图1是根据本发明实施例的位移测量装置的核心部件装配示意图；
图2是根据本发明实施例的位移测量装置的核心部件轴测示意图；
图3是根据本发明实施例的位移测量装置的剖视示意图；
图4是根据本发明实施例的位移测量装置轴测示意图；
图5是根据本发明实施例的闪耀光栅芯片工作原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
为了解决背景技术中的至少一个问题，根据本公开实施例的第一方面，提供一种位移测量装置，其包括：左侧固定支座和右侧固定支座，所述的左侧固定支座和右侧固定支座安装于待测目标物表面；以及设置在左侧固定支座与右侧固定支座之间的支撑梁；所述的支撑梁包括左侧支撑梁、右侧支撑梁以及设置在左侧支撑梁和右侧支撑梁之间的顶部支撑梁；所述的左侧支撑梁上设置有悬臂梁，悬臂梁远离左侧支撑梁的端部设置有闪耀光栅芯片；顶部支撑梁的下方设置有准直单元，所述准直单元的入光侧接收光源信号，所述准直单元的出光侧用于将准直后的光源信号输出至所述闪耀光栅芯片。
实践中，常规的位移测量手段难以测量微小的位移量，或者难以提供令人满意的测量精度，或者测量的灵敏度欠佳。为此，本公开提供了一种采用光学测量原理的位移测量装置。示例性的，如图1所示，所述的位移测量装置包括左侧固定支座14和右侧固定支座2，所述的左侧固定支座和右侧固定支座安装于待测目标物表面。所述的两个固定支座不仅用于支撑所述的位移测量装置，同时也作为位移测量装置的固定机构，通过复用结构有效降低了测量装置的结构复杂度和制造成本。进一步的，还包括设置在左侧固定支座与右侧固定支座之间的支撑梁；所述的支撑梁包括左侧支撑梁12、右侧支撑梁3以及设置在左侧支撑梁和右侧支撑梁之间的顶部支撑梁4。为了便于生产，一个实施例中，所述的支撑梁采用对称结构设计，左侧支撑梁和右侧支撑梁基本平行设置，且竖直安装在各自的对应的支座上。如图1所示，所述的左侧支撑梁上设置有悬臂梁11。所述的悬臂梁可以为圆柱体或长方体，此处不对其形状做具体限定。为了便于安装和固定所述悬臂梁，一个实施例中采用十字形的悬臂梁固定卡扣13将悬臂梁固定于所述左侧支撑梁上，并通过焊接方式稳定锁住所述悬臂梁。所述悬臂梁远离左侧支撑梁的端部设置有斜面，所述斜面的一侧设置有限位机构10。悬臂梁远离左侧支撑梁的端部的斜面上设置有闪耀光栅芯片9。进一步的，顶部支撑梁的下方设置有准直单元。所述的准直单元包括至少一片光学透镜，射入所述准直单元的光线经过准直后，基本平行地射出准直单元。一个实施例中，所述准直单元的入光侧（如图1所示的准直单元的右侧）接收光源信号，所述准直单元的出光侧用于将准直后的光源信号输出至所述闪耀光栅芯片。当被测量目标物发生位移或折弯等时，其位移量将通过左侧固定支座和右侧固定支座中的至少一者传递至支撑梁上，进而引起闪耀光栅芯片反射的光源信号发生变化。通过收集和处理变化的光源信号即可获得被测量目标物的位移量。具体的测量过程将在下文展开。需要说明的是，由于采用了光学测量手段和闪耀光栅芯片，所述的位移测量装置能够敏锐的测量微小的位移量。再者，悬臂梁增大了位移传感器的测量标距，进而增加了位移测量装置的测量灵敏度。
可选的一个实施例中，所述准直单元的入光侧连接有光纤5，所述的光源信号通过所述光纤输入准直单元的入光侧。实践中，本公开的光源信号由扫描光源发出。为了能够使光源信号高效的传递至闪耀光栅芯片处，一个实施例中采用光线作为传输介质。
可选的一个实施例中，所述的光纤为镀金或聚酰亚胺涂覆的光纤，所述光纤远离准直单元的一端穿过右侧支撑梁，所述光纤与右侧支撑梁之间的间隙采用焊接密封。如图1和2所示的示例中，所述的右侧支撑梁上设置有供光纤穿过的通孔。由于所述的通孔与光纤之间存在间隙，如果未对所述缝隙进行密封填充，将导致光纤触碰通孔而磨损或者环境污染物进入测量装置内部，进而影响位移测量装置的测量精度。为此，本公开的一个实施例中采用镀金光纤，进而可采用金锡焊料焊接等方式密封光纤和所述通孔之间的间隙。所述的镀金材料可以为金属或者合金，所述的合金可以为可伐合金等。此外，在光纤表面镀金或者涂覆聚酰亚胺能够提高光纤对高温的耐受性，使其在高温环境下正常工作，进而增大位移测量装置的适用范围。
可选的一个实施例中，所述的左侧固定支座和右侧固定支座通过粘接或焊接方式安装于待测目标物表面。相较于采用平面固定支撑座的方式，本公开的一个实施例采用胶粘或者焊接的方式将固定支座固定于被测量物体表面，此种连接方式有效增大粘贴或者焊接接触面，进而增强固定面的牢固性。
可选的一个实施例中，所述闪耀光栅芯片为MEMS工艺制造芯片，其上设置有若干微镜片，经过准直单元的光源信号照射至所述微镜片，并经过所述微镜片对入射光波长选择性反射后进入准直单元且被信号接收模块采集。为了获得良好的测量精度以及能够准确的测量微小的位移量，本发明的一个实施例中采用MEMS闪耀光栅芯片。所述的MEMS闪耀光栅芯片（或称作MEMS工艺制造的闪耀光栅芯片）可通过对硅片的湿法腐蚀得到。光栅是最有效的色散分光器件，用于传感测量的闪耀光栅设计主要考虑光谱分辨率，输出线宽越窄越好，以便于后续信号解调获得更高的波长分辨率和波长精度。此外，为了在单个硅片一次批量制造出更多的MEMS敏感芯片从而降低单个芯片的成本，以及实现光纤MEMS位移传感器的微小型化封装，闪耀光栅需要具有毫米级的小尺寸。本公开一个实施例中采用的闪耀光栅可达到几百纳米的测量精度，且具有高响应速率，长距离传输以及易复用的特点，适用于强电磁干扰环境及腐蚀环境等。因此，本公开展示的位移测量装置可广泛应用在分布传感、实时信号长距离传输、环境恶劣、电源供应受限等场合。具体的，如图1和5所示，MEMS闪耀光栅芯片上设置有若干微镜片，所述的微镜片与光栅平面51存在预设的夹角，即闪耀角度β0。光栅表面的法线55与光栅平面51垂直。被测物体弯折而发生位移时，光线从入射方向54照射至微镜片表面后在表面法线53的另一侧产生沿最大衍射方向52的反射光；其折弯角度与光源信号的光谱波长之间的关系如下所示：
上式中d为光栅栅距；θ为入射光与微镜片表面法线的夹角，即其由被测物体的弯折角度决定；m为衍射级数；λ为衍射波长。
实际使用时，光源信号经过准直单元准直后照射至所述微镜片，并经过所述微镜片对入射光波长选择性反射后进入准直单元且被信号接收模块采集。通过分析微镜片选择性反射的波长即可计算出对应的角度θ，进而获得被测物体的弯折角度。进一步的，通过标定位移测量装置的角度θ与位移量之间的映射关系，即可通过MEMS闪耀光栅芯片测量角度而获得被测物体的位移量。换言之，该实施例中公开了如何通过测量角度而获得被测物体微小的位移量。
可选的一个实施例中，左侧支撑梁设置在所述左侧固定支座上，右侧支撑梁设置在所述右侧固定支座上，左侧支撑梁与左侧固定支座的连接处设置有增敏结构，和/或，右侧支撑梁与右侧固定支座的连接处设置有增敏结构。实践中，当位移测量装置的结构强度较大，尤其是支撑梁的结构强度较大时，所述的位移测量装置对微小角度或位移变化量不敏感，难以捕捉到被测物体的细微变化。为此，本公开的一个实施例中，在支撑梁的至少一个位置上设置增敏结构以提高其为微小位移或角度的测量灵敏性。具体的，如图1所示，可在左侧支撑梁与左侧固定支座的连接处设置有增敏结构，和/或，右侧支撑梁与右侧固定支座的连接处设置有增敏结构。设置所述的增敏结构的目的是降低支撑梁的拉伸强度，进而在被测量物体的微小形变条件下，支撑梁就会发生较大的位移形变或角度形变。示例性的，所述的增敏结构可以是半圆形的凹陷结构，此处仅是一种举例，不对增敏结构的具体设计做限定。
可选的一个实施例中，所述的顶部支撑梁与左侧支撑梁的连接处设置有增敏结构，和/或，所述的顶部支撑梁与右侧支撑梁的连接处设置有增敏结构。进一步的，当需要进一步提高位移测量装置的灵敏度时，可在支撑梁的其它位置设置增敏结构。如在顶部支撑梁与左侧支撑梁的连接处，和/或，所述的顶部支撑梁与右侧支撑梁的连接处。
可选的一个实施例中，所述的左侧固定支座和右侧固定支座之间还设置有可拆卸的保护梁，所述的保护梁在装配状态下用于防止位移测量装置变形。如前文所述，当在支撑梁上设置增敏结构后，将显著降低位移测量装置的结构强度。当然，支撑梁自身的尺寸设计或材料选择等也会导致其结构强度较低。此时，位移测量装置在运输或使用等环节会造成支撑梁变形，甚至损坏等。为此，一个实施例中在左侧固定支座和右侧固定支座之间设置可拆卸的保护梁6。所述的所述保护梁6能够为支撑梁提供支撑，从而防止其变形。当位移测量装置安装于被测量物体表面后，则可将所述保护梁拆除。具体使用时，所述的保护梁可通过固定螺丝1等便于拆装的元件固定在固定支座上。
可选的一个实施例中，所述的准直单元通过固定单元设置于顶部支撑梁上，所述的固定单元用于调整准直单元的姿态和/或位置。一个实施例中，为了精确采集被测量物体引起的光源信号传输的变化，而将准直单元固定在顶部支撑梁上。一个实施例中，通过在顶部支撑梁上设置安装位，然后将固定准直单元的固定单元装配与所述安装位处。另外，所述的固定单元能够调整准直单元的姿态和/或位置，从而使准直单元的出射光基本平行。可以理解的是，固定单元极大的降低了准直单元的安装和调整难度，使得位移测量装置易于生产。
可选的一个实施例中，所述的准直单元和固定单元采用镀金处理，且准直单元和固定单元通过焊接连接。在调节好准直单元的角度和位置后，需要对其进行固定。当采用诸如胶水等温度系数较大粘性物质粘接准直单元时，其会直接影响准直单元的固定角度和位置，进而无法获得预期的安装姿态和位置。为此，本公开的一个实施例中，先对固定单元7和准直单元8进行镀金处理，再对两者进行焊接固定。所述的镀金材料可以为金属或者合金，所述的合金可以为可伐合金等。
可选的一个实施例中，所述悬臂梁的端部一侧设置有限位部10，所述限位部用于定位闪耀光栅芯片的安装位置。在闪耀光栅芯片安装时，需要所述闪耀光栅芯片9的边缘与所述限位部10边缘有一个距离范围，作为所述芯片安装位置的参考。
可选的一个实施例中，所述位移测量装置还包括密封单元，所述的密封单元一端连接所述的悬臂梁，另一端连接所述的准直单元，以在悬臂梁和准直单元之间形成密封通道。一个实施例中，为了避免芯片表面和准直单元的表面被污染而影响测量精度，而在悬臂梁和准直单元之间设置密封单元。所述的密封单元可以为波纹管，所述的波纹管具有足够的挠性，其能够随被测量物体的位移或角度的变化而变化，降低对支撑梁形变的影响，确保位移测量装置的测量灵敏度和精度。
可选的一个实施例中，所述的位移测量装置的外部设置有壳体，所述壳体密封位移测量装置内部的元件。如图3和4所示的实施例中，所述的位移测量装置通过外部壳体进行封装，以保护其内部的各个元器件。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种如第一方面所述的位移测量装置的制造方法，所述方法包括：将支撑梁固定在左侧固定支座与右侧固定支座之间；通过固定元件将保护梁的两端分别可拆卸的连接在左侧固定支座与右侧固定支座上。
实际制造过程中，可根据图纸设计要求，先加工出支撑梁、悬臂梁、固定单元、左侧固定支座和右侧固定支座等零件，然后进行组装和调试。为了便于产线上批量生产和组装，可先生产和组装位移测量装置的框架结构，例如将支撑梁和保护梁分别固定在左侧固定支座与右侧固定支座之间。
可选的一个实施例中，在左侧支撑梁与左侧固定支座的连接处加工增敏结构，和/或，在右侧支撑梁与右侧固定支座的连接处加工增敏结构，和/或，在顶部支撑梁与左侧支撑梁的连接处加工增敏结构，和/或，在顶部支撑梁与右侧支撑梁的连接处加工增敏结构。由于支撑梁较薄，直接在支撑梁上加工增敏结构会导致支撑梁变形，进而影响加工精度。因此，在加工增敏结构之前，需要先安装保护梁以提高支撑梁的强度，再进行增敏结构的加工。
可选的一个实施例中，左侧支撑梁上安装悬臂梁，所述悬臂梁的端部一侧设置有限位部，根据所述限位部的位置安装闪耀光栅芯片。
可选的一个实施例中，固定单元安装于顶部支撑梁上后，将准直单元安装于固定单元，并调节固定单元以获得设计所需的准直单元姿态和/或位置；
调节完成以后，将准直单元焊接到固定单元上，其中，准直单元和固定单元采用镀金处理。
可选的一个实施例中，将密封单元一端连接所述的悬臂梁，另一端连接所述的准直单元，以在悬臂梁和准直单元之间形成密封通道；并在位移测量装置的外部罩设壳体以密封位移测量装置内部的元件。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在考虑说明书及实践本申请公开的技术方案后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、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公开的一般性原理并包括本公开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，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开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。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (16)
1.一种位移测量装置，包括：左侧固定支座和右侧固定支座，所述的左侧固定支座和右侧固定支座安装于待测目标物表面；以及设置在左侧固定支座与右侧固定支座之间的支撑梁；
其特征在于：
所述的支撑梁包括左侧支撑梁、右侧支撑梁以及设置在左侧支撑梁和右侧支撑梁之间的顶部支撑梁；
所述的左侧支撑梁上设置有悬臂梁，悬臂梁远离左侧支撑梁的端部设置有闪耀光栅芯片；
顶部支撑梁的下方设置有准直单元，所述准直单元的入光侧接收光源信号，所述准直单元的出光侧用于将准直后的光源信号输出至所述闪耀光栅芯片。
2.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，
所述准直单元的入光侧连接有光纤，所述的光源信号通过所述光纤输入准直单元的入光侧。
3.根据权利要求2所述的位移测量装置，其特征在于，
所述光纤为镀金或聚酰亚胺涂覆的光纤，所述光纤远离准直单元的一端穿过右侧支撑梁，所述光纤与右侧支撑梁之间的间隙采用焊接密封。
4.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，
所述的左侧固定支座和右侧固定支座通过粘接或焊接方式安装于待测目标物表面。
5.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，
所述闪耀光栅芯片为MEMS工艺制造芯片，其上设置有若干微镜片，经过准直单元的光源信号照射至所述微镜片，并经过所述微镜片对入射光波长选择性反射后进入准直单元且被信号接收模块采集。
6.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，
左侧支撑梁设置在所述左侧固定支座上，右侧支撑梁设置在所述右侧固定支座上，左侧支撑梁与左侧固定支座的连接处设置有增敏结构，和/或，右侧支撑梁与右侧固定支座的连接处设置有增敏结构；和/或，所述的顶部支撑梁与左侧支撑梁的连接处设置有增敏结构，和/或，所述的顶部支撑梁与右侧支撑梁的连接处设置有增敏结构。
7.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，
所述的左侧固定支座和右侧固定支座之间还设置有可拆卸的保护梁，所述的保护梁在装配状态下用于防止位移测量装置变形。
8.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，
所述的准直单元通过固定单元设置于顶部支撑梁上，所述的固定单元用于调整准直单元的姿态和/或位置；和/或，所述的准直单元和固定单元采用镀金处理，且准直单元和固定单元通过焊接连接。
9.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，
所述悬臂梁的端部一侧设置有限位部，所述限位部用于定位闪耀光栅芯片的安装位置。
10.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，
所述位移测量装置还包括密封单元，所述的密封单元一端连接所述的悬臂梁，另一端连接所述的准直单元，以在悬臂梁和准直单元之间形成密封通道。
11.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，
所述的位移测量装置的外部设置有壳体，所述壳体密封位移测量装置内部的元件。
12.如权利要求1-11任一所述的位移测量装置的制造方法，其特征在于，
将支撑梁固定在左侧固定支座与右侧固定支座之间；
通过固定元件将保护梁的两端分别可拆卸的连接在左侧固定支座与右侧固定支座上。
13.根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于，
在左侧支撑梁与左侧固定支座的连接处加工增敏结构，和/或，在右侧支撑梁与右侧固定支座的连接处加工增敏结构，和/或，在顶部支撑梁与左侧支撑梁的连接处加工增敏结构，和/或，在顶部支撑梁与右侧支撑梁的连接处加工增敏结构。
14.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于，
左侧支撑梁上安装悬臂梁，所述悬臂梁的端部一侧设置限位部，根据所述限位部的位置安装闪耀光栅芯片。
15.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于，
固定单元安装于顶部支撑梁上后，将准直单元安装于固定单元，并调节固定单元以获得设计所需的准直单元姿态和/或位置；
调节完成以后，将准直单元焊接到固定单元上，其中，准直单元和固定单元采用镀金处理。
16.根据权利要求15所述的制造方法，其特征在于，
将密封单元一端连接所述的悬臂梁，另一端连接所述的准直单元，以在悬臂梁和准直单元之间形成密封通道；并在位移测量装置的外部罩设壳体以密封位移测量装置内部的元件。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211545084.8A CN115560682B (zh) | 2022-12-05 | 2022-12-05 | 一种位移测量装置及其制造方法 |
| PCT/CN2023/086034 WO2024119680A1 (zh) | 2022-12-05 | 2023-04-03 | 一种位移测量装置及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211545084.8A CN115560682B (zh) | 2022-12-05 | 2022-12-05 | 一种位移测量装置及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115560682A CN115560682A (zh) | 2023-01-03 |
| CN115560682B true CN115560682B (zh) | 2023-02-03 |
Family
ID=84770650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211545084.8A Active CN115560682B (zh) | 2022-12-05 | 2022-12-05 | 一种位移测量装置及其制造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115560682B (zh) |
| WO (1) | WO2024119680A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115560682B (zh) * | 2022-12-05 | 2023-02-03 | 上海拜安传感技术有限公司 | 一种位移测量装置及其制造方法 |
| CN115854889B (zh) * | 2023-03-08 | 2023-06-06 | 上海拜安传感技术有限公司 | 一种接触式位移测量装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4653922A (en) * | 1984-10-31 | 1987-03-31 | International Business Machines Corporation | Interferometric thickness analyzer and measuring method |
| JPH06294608A (ja) * | 1993-04-07 | 1994-10-21 | Res Dev Corp Of Japan | 細線状反射型微小変位検出器 |
| CN101825434A (zh) * | 2010-04-28 | 2010-09-08 | 东北大学 | 一种基于闪耀光纤光栅解调的微位移传感器及检测方法 |
| CN201903327U (zh) * | 2010-12-17 | 2011-07-20 | 刘晓旻 | 纳米级微位移测量的自由空间微光学光杠杆系统 |
| CN204007519U (zh) * | 2014-08-20 | 2014-12-10 | 武汉光驰科技有限公司 | 光纤光栅传感实验仪 |
| CN104406525A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-03-11 | 浙江大学 | 光栅组微位移传感器及其测量位移的方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0973020A (ja) * | 1995-09-05 | 1997-03-18 | Toshiba Corp | 光合分波器 |
| US6943950B2 (en) * | 2000-08-07 | 2005-09-13 | Texas Instruments Incorporated | Two-dimensional blazed MEMS grating |
| US7116430B2 (en) * | 2002-03-29 | 2006-10-03 | Georgia Technology Research Corporation | Highly-sensitive displacement-measuring optical device |
| JP5049108B2 (ja) * | 2007-11-29 | 2012-10-17 | アンリツ株式会社 | 光ファイバセンサ |
| CN102901840A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-01-30 | 浙江建设职业技术学院 | 一种高灵敏度fbg加速度传感器 |
| EP3173752A1 (en) * | 2015-11-27 | 2017-05-31 | Universite Libre De Bruxelles | Transducer with stiffness adjustment |
| CN107388982B (zh) * | 2017-06-20 | 2019-11-08 | 西安交通大学 | 一种便携式纳米加工在线测量装置及测量方法 |
| CN107917680B (zh) * | 2017-11-07 | 2019-10-25 | 南京航空航天大学 | 基于闪耀光栅的微小角度快速识别方法 |
| CN109506766A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-22 | 宁波中车时代传感技术有限公司 | 一种基于闪耀光栅和光纤光栅的光纤温振并联一体传感器 |
| CN113155332A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-23 | 云南省建设投资控股集团有限公司 | 一种光纤光栅传感器应力测量增敏装置及其制造方法 |
| CN115560682B (zh) * | 2022-12-05 | 2023-02-03 | 上海拜安传感技术有限公司 | 一种位移测量装置及其制造方法 |
-
2022
- 2022-12-05 CN CN202211545084.8A patent/CN115560682B/zh active Active
-
2023
- 2023-04-03 WO PCT/CN2023/086034 patent/WO2024119680A1/zh unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4653922A (en) * | 1984-10-31 | 1987-03-31 | International Business Machines Corporation | Interferometric thickness analyzer and measuring method |
| JPH06294608A (ja) * | 1993-04-07 | 1994-10-21 | Res Dev Corp Of Japan | 細線状反射型微小変位検出器 |
| CN101825434A (zh) * | 2010-04-28 | 2010-09-08 | 东北大学 | 一种基于闪耀光纤光栅解调的微位移传感器及检测方法 |
| CN201903327U (zh) * | 2010-12-17 | 2011-07-20 | 刘晓旻 | 纳米级微位移测量的自由空间微光学光杠杆系统 |
| CN204007519U (zh) * | 2014-08-20 | 2014-12-10 | 武汉光驰科技有限公司 | 光纤光栅传感实验仪 |
| CN104406525A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-03-11 | 浙江大学 | 光栅组微位移传感器及其测量位移的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024119680A1 (zh) | 2024-06-13 |
| CN115560682A (zh) | 2023-01-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115560682B (zh) | 一种位移测量装置及其制造方法 | |
| EP1869737B1 (en) | High intensity fabry-perot sensor | |
| CN218598303U (zh) | 一种风机叶片载荷监测装置 | |
| US5949740A (en) | Unbalanced fiber optic Michelson interferometer as an optical pick-off | |
| CN101542255B (zh) | 光纤式温度计以及温度补偿型光纤传感器 | |
| CN101608944B (zh) | 一种光纤振动传感头及其制作方法 | |
| US7787128B2 (en) | Transducer for measuring environmental parameters | |
| US10761261B2 (en) | Light guide clamping device, fiber optic sensor and production method | |
| CA2996365C (en) | Fibre-optic pressure sensor and method | |
| KR830001843B1 (ko) | 전기 광학식 중심선 측정장치 | |
| US12105113B2 (en) | Fibre-optic accelerometer | |
| HU196259B (en) | Optoelktromechanical measuring transducer | |
| RU2308689C2 (ru) | Волоконно-оптический датчик давления | |
| CN118149730A (zh) | 一种角度测量装置及其制造方法 | |
| CN118150308A (zh) | 一种旁压式张力测量装置 | |
| WO2020125305A1 (zh) | 一种基于闪耀光栅和光纤光栅的光纤温振串联一体传感器 | |
| CN100405567C (zh) | 蚀刻监测装置及方法 | |
| JP3489496B2 (ja) | 光式圧力センサ及びそれを用いた圧力計測方法 | |
| CN219454981U (zh) | 一种位移测量装置 | |
| CN117906923B (zh) | 一种基于环形腔系统的光学粘接技术稳定性测量方法 | |
| US20240230311A1 (en) | Reflective interferometer systems and methods thereof | |
| JP2005300337A (ja) | 光ファイバー歪みセンサーとそれを用いた測定機器 | |
| D'Emilia et al. | A simple fiber optic sensor for angle measurement | |
| CN118168586A (zh) | 一种菲索成像模块及包括该模块的解调系统 | |
| CN118190181A (zh) | 基于玻璃胶粘的一体式波长测量装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |