CN116182719A - 水膜传感器及其液体厚度检测方法、液体厚度检测组件及其液体检测方法 - Google Patents

水膜传感器及其液体厚度检测方法、液体厚度检测组件及其液体检测方法 Download PDF

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CN116182719A CN202111425837.7A CN202111425837A CN116182719A CN 116182719 A CN116182719 A CN 116182719A CN 202111425837 A CN202111425837 A CN 202111425837A CN 116182719 A CN116182719 A CN 116182719A
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Abstract

一种水膜传感器及其液体厚度检测方法、液体厚度检测组件及其液体检测方法，所述水膜传感器包括：光学干涉腔，光学干涉腔的第一端具有受力后能够发生形变的水膜片，所述水膜片朝向所述光学干涉腔的一面为光反射面，所述光学干涉腔的第二端内表面设有光反射膜；光收发端，与所述光学干涉腔光耦接，用于接收激光信号并发出干涉光，所述干涉光为所述激光信号在所述光反射面和光反射膜之间往复反射后形成的；其中，所述水膜片在受力时的形变方向朝向或远离所述光学干涉腔；所述激光信号自所述光学干涉腔的第二端进入所述光学干涉腔。本发明可以在静止状态下对动态或静态的积水厚度进行检测，且具有较好的测量精度。

Description

水膜传感器及其液体厚度检测方法、液体厚度检测组件及其 液体检测方法
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种水膜传感器及其液体厚度检测方法、液体厚度检测组件及其液体检测方法。
背景技术
当前机场跑道多为水泥混凝土道面，在雨天或者存在积水的情况下，飞机滑跑时易发生滑水现象，甚至引发交通事故，轻则阻塞跑道，重则造成乘客生命安全财产的损失。
在现有的道面水膜监测技术中，可以采用被动式雷达探测技术、移动式红外光谱法或电容式传感技术，然而具有测量精度差、不能在静止状态下测量，或者不能对静止的积水厚度进行检测等问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种水膜传感器及其液体厚度检测方法、液体厚度检测组件及其液体检测方法，可以在静止状态下对动态或静态的积水厚度进行检测，且具有较好的测量精度。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种水膜传感器，包括：光学干涉腔，光学干涉腔的第一端具有受力后能够发生形变的水膜片，所述水膜片朝向所述光学干涉腔的一面为光反射面，所述光学干涉腔的第二端内表面设有光反射膜；光收发端，与所述光学干涉腔光耦接，用于接收激光信号并发出干涉光，所述干涉光为所述激光信号在所述光反射面和光反射膜之间往复反射后形成的；其中，所述水膜片在受力时的形变方向朝向或远离所述光学干涉腔；所述激光信号自所述光学干涉腔的第二端进入所述光学干涉腔。
可选的，采用反射材料涂覆在所述水膜片朝向所述光学干涉腔的一面，形成所述光反射面。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于上述的水膜传感器的液体厚度检测方法，包括：接收所述水膜传感器发出的干涉光，基于预设纵模数检测所述干涉光的波长值；根据所述波长值与所述预设纵模数的乘积，计算所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长；根据所述有效腔长确定所述水膜片受到的压强；根据所述水膜片受到的压强确定所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度。
可选的，采用下述公式，根据所述波长值与所述预设纵模数的乘积，计算所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长：
Figure BDA0003378379010000021
其中，Lk(t)用于表示所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长，k用于表示所述预设纵模数，λk(t)用于表示所述干涉光的波长值。
可选的，采用下述公式，根据所述有效腔长确定所述水膜片受到的压强：
Pk(t)＝KLk(t)
其中，Pk(t)用于表示所述水膜片受到的压强，K用于表示标定系数，Lk(t)用于表示所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长。
可选的，采用下述公式，根据所述水膜片受到的压强确定所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度：
Figure BDA0003378379010000022
其中，hk(t)用于表示所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度，K用于表示标定系数，Lk(t)用于表示所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长，ρ用于表示所述液体的密度，g用于表示重力加速度。
可选的，采用下述公式，根据所述水膜片受到的压强确定所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度：
Figure BDA0003378379010000023
其中，hk(t)用于表示所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度，K用于表示标定系数，Lk(t)用于表示所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长，ρ用于表示所述液体的密度，g用于表示重力加速度，ΔPc用于表示校正大气压强。为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种液体厚度检测组件，包括：水膜传感器；液体检测传感器，包含光纤透镜和光反射板，所述光反射板的反射面朝向所述光纤透镜，且所述光反射板的反射面与所述光纤透镜之间的距离固定；其中，所述光纤透镜用于接收激光信号并发射至所述光反射板，然后接收自所述光反射板反射的激光反射信号。
可选的，所述光反射板的材料的透光率大于预设透光率。
可选的，所述液体厚度检测组件还包括：光功率检测模块，集成或分立安装于所述液体检测传感器；所述光功率检测模块用于确定所述光纤透镜发射至所述光反射板的激光信号的第一功率以及所述激光反射信号的第二功率。
可选的，所述水膜传感器的光学干涉腔呈竖直放置，所述水膜片与液体接触的一面垂直地面且朝向上方。
可选的，所述液体厚度检测组件还包括：气压传感器，用于检测当前大气压强。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于上述的液体厚度检测组件的液体检测方法，包括：采用所述光纤透镜接收激光信号并发射至所述光反射板，然后接收自所述光反射板反射的激光反射信号；采用光功率检测模块确定所述光纤透镜发射至所述光反射板的激光信号的第一功率以及所述激光反射信号的第二功率；如果所述第二功率与所述第一功率的商值小于1，则确定所述液体检测传感器的表面沉积有液体。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
在本发明实施例中，提供一种包含光学干涉腔的水膜传感器，所述光学干涉腔的第一端具有受力后能够发生形变的水膜片，从而可以利用液体自重，使得水膜片向光学干涉腔内部弯曲，光学干涉腔的腔长发生变化，进而利用光学干涉腔的原理，确定液体的实时厚度。
进一步，采用反射材料涂覆在所述水膜片朝向所述光学干涉腔的一面，形成所述光反射面，可以使得水膜片的弯曲更加灵敏，更好地体现液体自重带来的影响。
进一步，接收所述水膜传感器发出的干涉光，基于预设纵模数检测所述干涉光的波长值，计算所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长，确定所述水膜片受到的压强，确定所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度。采用上述方案，可以通过锁定纵模数，探测该纵模数下对应的干涉光的波长值，进而确定干涉腔的有效腔长，即确定承受液体的压力并发生形变后的腔长，进而实时地确定液体当前厚度。
进一步，提供一种液体厚度检测组件，还可以包括液体检测传感器，包含的光纤透镜能够接收激光信号并发射至所述光反射板，然后接收自所述光反射板反射的激光反射信号，从而可以利用光纤透镜发射至所述光反射板的激光信号的第一功率以及所述激光反射信号的第二功率，确定所述液体检测传感器的表面沉积有液体。
附图说明
图1是本发明实施例中一种水膜传感器的结构示意图；
图2是本发明实施例中一种水膜传感器中水膜片处于未形变状态下的光学干涉腔的结构示意图；
图3是本发明实施例中一种水膜传感器中水膜片处于形变状态下的光学干涉腔的结构示意图；
图4是本发明实施例中一种基于水膜传感器的液体厚度检测方法的流程图；
图5是本发明实施例中一种从光学干涉腔输出的光谱示意图；
图6是本发明实施例中一种液体厚度检测组件的结构示意图；
图7是本发明实施例中一种液体检测传感器的结构示意图；
图8是本发明实施例中一种液体厚度检测组件的液体检测方法的流程图。
具体实施方式
在现有的道面水膜监测技术中，可以采用被动式雷达探测技术、移动式红外光谱法或电容式传感技术，然而具有测量精度差、不能在静止状态下测量，或者不能对静止的积水厚度进行检测等问题。
本发明的发明人经过研究发现，在现有的一种道面水膜监测技术中，可以采用被动式雷达探测技术，需要嵌入到跑道道面上，其探测端不能有遮挡，且测量精度略差。
在现有的另一种道面水膜监测技术中，可以采用移动式红外光谱法技术，利用光谱吸收峰的方式去识别物质，如果积水的探测厚度较厚，则探测精度较差，并且采用移动式红外光谱法技术，需要将探测端安装到地勤巡检车辆上，在移动过程中进行测量，而巡检监测车在飞机跑道边路的行驶可能会为飞机的起降安全带来隐患。
在现有的又一种道面水膜监测技术中，可以采用电容式传感技术，然而电容式传感技术则不能检测静止在传感器上的物体，因此只能用于在雨天或积水流动的过程中进行动态检测，而不能对静止的积水厚度进行检测。
在本发明实施例中，提供一种包含光学干涉腔的水膜传感器，所述光学干涉腔的第一端具有受力后能够发生形变的水膜片，从而可以利用液体自重，使得水膜片向光学干涉腔内部弯曲，光学干涉腔的腔长发生变化，进而利用光学干涉腔的原理，确定液体的实时厚度。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图1，图1是本发明实施例中一种水膜传感器的结构示意图。所述水膜传感器可以包括光学干涉腔12和光收发端13。
其中，所述光学干涉腔12的第一端可以具有受力后能够发生形变的水膜片11，所述水膜片11朝向所述光学干涉腔12的一面为光反射面111，所述光学干涉腔12的第二端内表面设有光反射膜121。
所述光收发端13与所述光学干涉腔12光耦接，用于接收激光信号并发出干涉光，所述干涉光为所述激光信号在所述光反射面111和光反射膜121之间往复反射后形成的。
其中，所述水膜片11在受力时的形变方向朝向或远离所述光学干涉腔12，所述激光信号自所述光学干涉腔12的第二端进入所述光学干涉腔12。
具体地，所述激光信号可以通过光纤14输入，自光学干涉腔12的第二端，经由光反射膜121进入光学干涉腔12，所述干涉光可以通过光纤14输出。
进一步地，所述水膜片11的材料可以为金属材料，从而可以在具有形变特性的同时，具有光反射的特性。
进一步地，可以采用反射材料涂覆在所述水膜片11朝向所述光学干涉腔12的一面，形成所述光反射面111。
在本发明实施例中，采用反射材料涂覆在所述水膜片11朝向所述光学干涉腔的一面，相比于额外贴合具有反射能力的光反射膜，采用涂覆方式，可以使得水膜片11的弯曲更加灵敏，更好地体现液体自重带来的影响。
更进一步地，所述水膜片11的材料可以为金属材料，且水膜片11的光反射率可以大于预设反射率，从而在不进行额外涂覆或贴合的情况下，具有光反射的特性。
结合参照图2和图3，图2是本发明实施例中一种水膜传感器中水膜片处于未形变状态下的光学干涉腔的结构示意图；图3是本发明实施例中一种水膜传感器中水膜片处于形变状态下的光学干涉腔的结构示意图。
可以理解的是，当一束光波进入光学干涉腔12后，入射光波和反射光波发生干涉，并在两端的光反射面111和光反射膜121之间上多次往复反射后，光波就会干涉形成驻波。
当水膜片11处于未形变状态下时，所述光学干涉腔12的腔长为光反射面111和光反射膜121之间的间距L1。
当水膜片11处于形变状态下时，水膜片11的形变导致所述光学干涉腔12的腔长发生变化，所述光学干涉腔12的腔长为光反射面111和光反射膜121之间的间距L2。
其中，所述水膜片11在受力时的形变方向朝向或远离所述光学干涉腔12。
可以理解的是，如图3示出的水膜片11承受向下压力时，如承受液体自重的压力时，L2＜L1；当水膜片11承受向上压力时，如受到大气压强的情况，水膜片11向上鼓起时，L2＞L1。
在本发明实施例中，提供一种包含光学干涉腔12的水膜传感器，所述光学干涉腔12的第一端具有受力后能够发生形变的水膜片11，从而可以利用液体自重，使得水膜片11向光学干涉腔12内部弯曲，光学干涉腔12的腔长发生变化，进而利用光学干涉腔12的原理，确定液体的实时厚度。
参照图4，图4是本发明实施例中一种基于水膜传感器的液体厚度检测方法的流程图。所述液体厚度检测方法可以包括步骤S41至步骤S44：
步骤S41：接收所述水膜传感器发出的干涉光，基于预设纵模数检测所述干涉光的波长值；
步骤S42：根据所述波长值与所述预设纵模数的乘积，计算所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长；
步骤S43：根据所述有效腔长确定所述水膜片受到的压强；
步骤S44：根据所述水膜片受到的压强确定所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度。
在步骤S41的具体实施中，可以根据纵模数确定干涉光的波长值。
参照图5，图5是本发明实施例中一种从光学干涉腔输出的光谱示意图。
具体地，光学干涉腔透射光的光谱或反射光的倒谱会形成具有一定峰峰距的梳状型光谱，波峰与波峰之间的距离称为峰峰距。
其中，从所述光学干涉腔输出的光谱可以为透射谱或反射谱的倒谱，具体而言，自光学干涉腔的光源输入侧的另一侧经透射后输出的光谱为透射谱，所述透射谱为图5示出的具有一定峰峰距的梳状型光谱，则可以直接对透射谱进行分析；自光学干涉腔的光源输入侧经反射后输出的光谱为反射谱，则可以对反射谱求倒谱，所述倒谱为图5示出的具有一定峰峰距的梳状型光谱，进而对倒谱进行分析。
需要指出的是，所述发出所述激光信号的激光器可以是波长扫描激光器，所述激光器可以具有固定的扫描带宽，例如为20nm、40nm、80nm等。其中，所述激光器的带宽又可以称为激光带宽、光带宽、扫描带宽或工作带宽，带宽的宽度可以根据半峰宽(Full Width atHalf Maximum，FWHM)确定。
以带宽为40nm的激光器为例，其输出波长不断地在1520nm至1560nm的范围内扫描，并在梳状型光谱中扫描到符合1520nm至1560nm范围的波峰信号。
需要指出的是，各个波峰具有各自的纵模数，如图5示出的第k模(即纵模数为k)的波峰，在t1时刻，水膜片处于未形变状态下第k模对应的光谱波峰，其波长值为λ1(k1,t1)；在t2时刻，水膜片处于形变状态下第k模对应的光谱波峰，其波长值为λ2(k2,t2)。
在具体实施中，通过锁定纵模数，可以探测该纵模数下对应的干涉光的波长值，进而计算得到当前光学干涉腔的有效腔长。
继续参照图4，在步骤S42的具体实施中，可以采用下述公式，根据所述波长值与所述预设纵模数的乘积，计算所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长：
Figure BDA0003378379010000081
其中，Lk(t)用于表示所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长，k用于表示所述预设纵模数，λk(t)用于表示所述干涉光的波长值。
可以理解的是，当水膜片处于形变状态下时，水膜片的形变导致所述光学干涉腔的腔长发生变化，光学干涉腔的有效腔长可以是光反射面和光反射膜之间的当前间距，如图3示出的间距L2。
在步骤S43的具体实施中，可以采用下述公式，根据所述有效腔长确定所述水膜片受到的压强：
Pk(t)＝KLk(t)
其中，Pk(t)用于表示所述水膜片受到的压强，K用于表示标定系数，Lk(t)用于表示所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长。
其中，标定系数K可以是根据历史数据或者经验数据得到的，还可以是创建拟合公式，进而通过拟合公式确定的。
具体地，可以预先进行试验，例如在水膜片上施加已知压强，并检测水膜片的形变情况，确定水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长，然后依次增大或减小施加的压强，并继续检测水膜片的形变情况，确定水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长，进而确定施加的压强与所述光学干涉腔的有效腔长之间的映射关系，进而根据映射关系创建拟合公式，从而可以在后续步骤中，根据所述有效腔长确定所述水膜片受到的压强。
在步骤S44的一种具体实施方式中，可以采用下述公式，根据所述水膜片受到的压强确定所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度：
Figure BDA0003378379010000091
其中，hk(t)用于表示所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度，K用于表示标定系数，Lk(t)用于表示所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长，ρ用于表示所述液体的密度，g用于表示重力加速度。
具体地，液体压强通用公式为：
P＝ρgh
根据Pk(t)＝KLk(t)＝ρghk(t)，可以得到上述公式：
Figure BDA0003378379010000092
在步骤S44的另一种具体实施方式中，采用下述公式，根据所述水膜片受到的压强确定所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度：
Figure BDA0003378379010000093
其中，hk(t)用于表示所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度，K用于表示标定系数，Lk(t)用于表示所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长，ρ用于表示所述液体的密度，g用于表示重力加速度，ΔPc用于表示校正大气压强。
其中，ΔPc可以用于表示当前地点的大气压强与所述水膜传感器的制造地点的大气压强的压强差。可以理解的是，在制造所述水膜传感器的时候，封装进光学干涉腔的气体的量是固定的，在不同海拔和经纬度的工作场景中，大气压强可以存在较大差异，光学干涉腔的水膜片会受到压强差的影响而发生凸起或凹陷。在本发明实施例中，通过引入ΔPc这一参数，可以对计算得到的液体的厚度进行修正，进一步提高确定液体厚度的准确性。
在本发明实施例中，通过接收所述水膜传感器发出的干涉光，基于预设纵模数检测所述干涉光的波长值，计算所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长，确定所述水膜片受到的压强，确定所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度。采用上述方案，可以通过锁定纵模数，探测该纵模数下对应的干涉光的波长值，进而确定干涉腔的有效腔长，即确定承受液体的压力并发生形变后的腔长，进而实时地确定液体当前厚度。
在本发明实施例中，还公开了一种基于水膜传感器的液体厚度检测装置，可以包括：
波长值检测模块，用于接收所述水膜传感器发出的干涉光，基于预设纵模数检测所述干涉光的波长值；
有效腔长确定模块，用于根据所述波长值与所述预设纵模数的乘积，计算所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长；
压强确定模块，用于根据所述有效腔长确定所述水膜片受到的压强；
液体厚度确定模块，用于根据所述水膜片受到的压强确定所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度。
有关该基于水膜传感器的液体厚度检测装置的原理、具体实现和有益效果请参照前文以及图4示出的所述的基于水膜传感器的液体厚度检测方法的相关描述，此处不再赘述。
参照图6，图6是本发明实施例中一种液体厚度检测组件的结构示意图。
所述液体厚度检测组件可以包括水膜传感器61和液体检测传感器63，还可以包括气压传感器62。
其中，所述水膜传感器61可以为前文以及图1示出的水膜传感器，可以包括光学干涉腔，光学干涉腔的第一端具有受力后能够发生形变的水膜片。
进一步地，水膜传感器61可以通过以下一种或多种方式，安装于底座的表面：螺丝紧固、嵌入、焊接、黏贴以及植入。
进一步地，所述水膜传感器61的光学干涉腔可以呈竖直放置，所述水膜片与液体接触的一面垂直地面且朝向上方，从而可以有效实现液体落在水膜片上并对其施加压力。在本发明实施例中，可以将液体厚度检测组件预先设置在固定的地方，如埋在地下，并且通过暴露出的水膜片，实现在静止状态下对动态或静态的积水厚度的检测。
进一步地，所述液体厚度检测组件还可以包括气压传感器62。
其中，所述气压传感器62可以用于检测当前大气压强。
在本发明实施例中，在不同海拔和经纬度的工作场景中，大气压强可以存在较大差异，在本发明实施例中，通过设置气压传感器62，可以实时检测当前大气压强，从而对计算得到的液体的厚度进行修正，进一步提高确定液体厚度的准确性。
进一步地，所述液体厚度检测组件还可以包括液体检测传感器63。
参照图7，图7是本发明实施例中一种液体检测传感器的结构示意图。
所述液体检测传感器可以包括光纤透镜71和光反射板72。
其中，所述光反射板72的反射面可以朝向所述光纤透镜71，且所述光反射板72的反射面与所述光纤透镜71之间的距离固定。
在图7示出的液体检测传感器中，所述光反射板72的反射面与所述光纤透镜71之间的距离可以保持为d。也即光反射板72的材料可以为非弹性材料。
其中，所述光纤透镜71用于接收激光信号并发射至所述光反射板72，然后接收自所述光反射板72反射的激光反射信号。
其中，所述激光信号可以是通过光纤73输入的。
进一步地，所述液体厚度检测组件还可以包括：光功率检测模块(图未示)，集成或分立安装于所述液体检测传感器；所述光功率检测模块用于确定所述光纤透镜71发射至所述光反射板72的激光信号的第一功率以及所述激光反射信号的第二功率。
在本发明实施例中，所述液体厚度检测组件还可以包括液体检测传感器，包含的光纤透镜71能够接收激光信号并发射至所述光反射板72，然后接收自所述光反射板72反射的激光反射信号，从而可以利用光纤透镜71发射至所述光反射板的激光信号的第一功率以及所述激光反射信号的第二功率，确定所述液体检测传感器的表面沉积有液体。
继续参照图6，当有液体沉积在液体检测传感器63的表面时，光纤透镜上方会形成积水层，积水层会减弱由光纤透镜探测到的反射光束的光功率，由此能够判断液体检测传感器63的表面是否存在液体沉积，例如判断在飞机跑道上有无积水形成。
进一步地，所述光反射板的材料的透光率大于预设透光率。
在本发明实施例中，通过设置光反射板的材料的透光率大于预设透光率，可以使得积水层对反射光束的光功率的减弱作用更为灵敏，从而提高判断准确性。
参照图8，图8是本发明实施例中一种液体厚度检测组件的液体检测方法的流程图。
所述液体厚度检测组件的液体检测方法可以包括步骤S81至步骤S83：
步骤S81：采用所述光纤透镜接收激光信号并发射至所述光反射板，然后接收自所述光反射板反射的激光反射信号；
步骤S82：采用光功率检测模块确定所述光纤透镜发射至所述光反射板的激光信号的第一功率以及所述激光反射信号的第二功率；
步骤S83：如果所述第二功率与所述第一功率的商值小于1，则确定所述液体检测传感器的表面沉积有液体。
进一步地，可以采用下述公式，计算第二功率与所述第一功率的商值：
Figure BDA0003378379010000121
其中，Ir用于表示光功率比值，也即第二功率与所述第一功率的商值，PR用于表示第二功率，P0用于表示第一功率。
需要指出的是，第二功率PR大于等于第一功率P0，因此，光功率比值Ir满足0＜Ir≤1。
光纤透镜上方的液体层会减弱由光纤透镜探测到的反射光束的光功率PR，即Ir会变小，也即第二功率与所述第一功率的商值小于1，当液体层厚度增大时，Ir会趋于0。
在具体实施中，可以先采用液体检测传感器对是否存在液体沉积进行检测，在检测到液体沉积的情况下，再采用水膜传感器对液体厚度进行检测。
在本发明实施例中，还公开了一种基于液体厚度检测组件的液体检测装置，可以包括：
光纤透镜控制模块，用于采用所述光纤透镜接收激光信号并发射至所述光反射板，然后接收自所述光反射板反射的激光反射信号；
光功率检测模块控制模块，用于采用光功率检测模块确定所述光纤透镜发射至所述光反射板的激光信号的第一功率以及所述激光反射信号的第二功率；
液体沉积确定模块，用于当所述第二功率与所述第一功率的商值小于1，确定所述液体检测传感器的表面沉积有液体。
有关该基于液体厚度检测组件的液体检测装置的原理、具体实现和有益效果请参照前文以及图8示出的所述的基于液体厚度检测组件的液体检测方法的相关描述，此处不再赘述。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种水膜传感器，其特征在于，包括：
光学干涉腔，光学干涉腔的第一端具有受力后能够发生形变的水膜片，所述水膜片朝向所述光学干涉腔的一面为光反射面，所述光学干涉腔的第二端内表面设有光反射膜；
光收发端，与所述光学干涉腔光耦接，用于接收激光信号并发出干涉光，所述干涉光为所述激光信号在所述光反射面和光反射膜之间往复反射后形成的；
其中，所述水膜片在受力时的形变方向朝向或远离所述光学干涉腔；
所述激光信号自所述光学干涉腔的第二端进入所述光学干涉腔。
2.根据权利要求1所述的水膜传感器，其特征在于，
采用反射材料涂覆在所述水膜片朝向所述光学干涉腔的一面，形成所述光反射面。
3.一种基于权利要求1或2所述的水膜传感器的液体厚度检测方法，其特征在于，包括：
接收所述水膜传感器发出的干涉光，基于预设纵模数检测所述干涉光的波长值；
根据所述波长值与所述预设纵模数的乘积，计算所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长；
根据所述有效腔长确定所述水膜片受到的压强；
根据所述水膜片受到的压强确定所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度。
4.根据权利要求3所述的水膜传感器的液体厚度检测方法，其特征在于，采用下述公式，根据所述波长值与所述预设纵模数的乘积，计算所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长：
Figure FDA0003378378000000011
其中，Lk(t)用于表示所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长，k用于表示所述预设纵模数，λk(t)用于表示所述干涉光的波长值。
5.根据权利要求3所述的水膜传感器的液体厚度检测方法，其特征在于，采用下述公式，根据所述有效腔长确定所述水膜片受到的压强：
Pk(t)＝KLk(t)
其中，Pk(t)用于表示所述水膜片受到的压强，K用于表示标定系数，Lk(t)用于表示所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长。
6.根据权利要求3所述的水膜传感器的液体厚度检测方法，其特征在于，采用下述公式，根据所述水膜片受到的压强确定所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度：
Figure FDA0003378378000000021
其中，hk(t)用于表示所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度，K用于表示标定系数，Lk(t)用于表示所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长，ρ用于表示所述液体的密度，g用于表示重力加速度。
7.根据权利要求3所述的水膜传感器的液体厚度检测方法，其特征在于，采用下述公式，根据所述水膜片受到的压强确定所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度：
Figure FDA0003378378000000022
其中，hk(t)用于表示所述水膜片在远离所述光学干涉腔的一面承受的液体的厚度，K用于表示标定系数，Lk(t)用于表示所述水膜传感器的光学干涉腔的有效腔长，ρ用于表示所述液体的密度，g用于表示重力加速度，ΔPc用于表示校正大气压强。
8.一种液体厚度检测组件，其特征在于，包括：
如权利要求1或2所述的水膜传感器；
液体检测传感器，包含光纤透镜和光反射板，所述光反射板的反射面朝向所述光纤透镜，且所述光反射板的反射面与所述光纤透镜之间的距离固定；
其中，所述光纤透镜用于接收激光信号并发射至所述光反射板，然后接收自所述光反射板反射的激光反射信号。
9.根据权利要求8所述的液体厚度检测组件，其特征在于，所述光反射板的材料的透光率大于预设透光率。
10.根据权利要求8所述的液体厚度检测组件，其特征在于，还包括：
光功率检测模块，集成或分立安装于所述液体检测传感器；
所述光功率检测模块用于确定所述光纤透镜发射至所述光反射板的激光信号的第一功率以及所述激光反射信号的第二功率。
11.根据权利要求8所述的液体厚度检测组件，其特征在于，所述水膜传感器的光学干涉腔呈竖直放置，所述水膜片与液体接触的一面垂直地面且朝向上方。
12.根据权利要求8所述的液体厚度检测组件，其特征在于，还包括：
气压传感器，用于检测当前大气压强。
13.一种基于权利要求8所述的液体厚度检测组件的液体检测方法，其特征在于，包括：
采用所述光纤透镜接收激光信号并发射至所述光反射板，然后接收自所述光反射板反射的激光反射信号；
采用光功率检测模块确定所述光纤透镜发射至所述光反射板的激光信号的第一功率以及所述激光反射信号的第二功率；
如果所述第二功率与所述第一功率的商值小于1，则确定所述液体检测传感器的表面沉积有液体。
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