[实用新型]一种光学非接触式压力传感器

说明书

本实用新型公开了一种光学非接触式压力传感器，包括由激光器、半反半透镜、第一反射镜、相位补偿板、滤光透镜、第二反射镜和可移动反射镜组成的迈克尔逊干涉系统，及水平支板、第一滑动支杆、第一平行导轨、第一弹簧、第二滑动支杆、第二平行导轨、第二弹簧、固定水平台、CCD相机、信号处理机。水平支板在向下压力作用下导致可移动反射镜向下移动，CCD相机采集到的迈克尔逊干涉系统的干涉条纹移动，通过对条纹信息进行帧间强度相关处理，得到干涉条纹的相位变化值，信号处理机实时解算干涉条纹的相位变化信息最终得到压力值。本实用新型系统设计独特，采用简单的结构可以达到非接触式检测压力的目的，且具有精度高、响应快及动态范围大等优点。

技术领域

本实用新型涉及一种非接触式压力传感器，尤其涉及一种光学非接触式压力传感器，属于非接触式压力技术领域。

背景技术

由于抗电磁干扰、高精度、高灵敏度等优点，光纤传感器越来越广泛地应用于各种物理量的测量，如温度、应力、磁场、方位、振动等。而光学传感器主要应用于振动、流量及水平位移的测量，这里提出了一种光学非接触式压力传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光学非接触式压力传感器。

为了实现上述目的本实用新型采用以下技术方案：

一种光学非接触式压力传感器，它包括激光器、半反半透镜、第一反射镜、相位补偿板、滤光透镜、第二反射镜、可移动反射镜、水平支板、第一滑动支杆、第一平行导轨、第一弹簧、第二滑动支杆、第二平行导轨、第二弹簧、固定水平台、CCD相机及信号处理机。

上述方案中的激光器、半反半透镜、第一反射镜、相位补偿板、滤光透镜及第二反射镜构成迈克尔逊干涉系统，经过第一反射镜的激光光路为参考光路，经过相位补偿板、滤光透镜、第二反射镜及可移动反射镜的激光光路为信号光路，所述滤光透镜对所述激光器产生激光透过率大于90％，所述激光器产生的激光波长为380nm至760nm之间的可见光波段。

进一步的，上述方案中水平支板在向下的压力作用下，第一滑动支杆与第二滑动支杆分别压缩第一弹簧与第二弹簧向下运动，同时推动可移动反射镜向下移动，导致CCD相机采集到的迈克尔逊干涉系统的干涉条纹发生移动。

进一步的，所述信号处理机对干涉条纹图像信息进行实时处理的核心算法为帧间强度相关算法，所述帧间强度相关算法先提取干涉图像的图像系数矩阵，再对相邻干涉图像的系数矩阵进行强度相关运算，通过最小二乘迭代得到每帧干涉图样的相位变化值。

进一步的，所述的第一反光镜与可移动反射镜为镜面反射镜或漫反射镜。

本实用新型的工作原理如下：当水平支板在向下的压力作用下，第一滑动支杆与第二滑动支杆分别压缩第一弹簧与第二弹簧向下运动，同时推动可移动反射镜向下移动，导致CCD相机采集到的迈克尔逊干涉系统的干涉条纹发生移动，经过信号处理机对条纹信息进行帧间强度相关处理，得到干涉条纹的相位变化值，因此可以通过信号处理机实时解算干涉条纹的相位变化信息而解算出水平支板向下移动的距离，从而进一步得到向下的压力大小。

因为本实用新型采用以上技术方案，所以具备以下有益效果：

一、本实用新型中的水平支板在向下的压力作用下，第一滑动支杆与第二滑动支杆分别压缩着第一弹簧与第二弹簧向下运动，同时推动可移动反射镜向下移动，迈克尔逊干涉系统信号光与参考光的光程差，将压力大小转化为干涉条纹的相位信息，系统设计独特。

二、采用迈克尔逊干涉仪系统，具有精度高、响应快及动态范围大等优点。

三、系统结构设计简单，易于操作，容易实现系统性能提高的相关改进。

四、本实用新型中的帧间强度相关方法在处理干涉图像方面，不仅对干涉图像的对比度要求不高，而且具有相当高的精度和计算速度。