一种高精度真空高温测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种高精度真空高温测量装置，能够解决现有的在真空高温条件下测量结构件微量形变的装置存在测量精度低、监测过程复杂以及真空高温适应性不理想的技术问题。该高精度真空高温测量装置包括稳定支撑平台，用于固定放置被测物；两组光纤探头，其中一组光纤探头用于发射光信号，另一组光纤探头用于接收光信号，分别放置于X方向(测量目标为X方向上的形变量)上被测物的两端，并与被测物两端保持间距，满足光纤位移测量原理；光源与解调仪，将测量用激光发送至所述一组光纤探头，接收来自另一组光纤探头的光信号，并将接收到的光信号解调为数据输出；带光纤贯通器的法兰，用于耦合真空室内、外的光纤部分。

A High Precision Vacuum High Temperature Measuring Device

【技术实现步骤摘要】
一种高精度真空高温测量装置
本技术涉及一种亚微米级真空高温尺寸变形监测装置。
技术介绍
对于航天领域的设备研发，需要对某些结构件在真空、高温条件下测量其尺寸的微量变形规律，从而验证其在空间应用的可行性，并为后续任务的研制奠定理论及技术基础。例如，对碳纤维承力筒(被试品)真空条件下解吸附后长度变化量进行测量，需要将其放置于真空罐内，被试品辐射制热到80±2℃，以加速试验进程，其中，低压高温试验的真空度小于1×10-3Pa；温度：80±2℃。在该条件下测该结构件的尺寸的微量变形规律。为此，希望测量仪器达到以下要求：1)需具有亚μm级的绝对精度；2)需具有50μm以上的测量范围；3)需具有长时间工作的能力、良好的时间稳定度或重复精度；4)设备在真空罐中的各组成部分具有耐高温低压能力；目前，真空条件下结构尺寸的微量变化的监测主要采用两种方案：一种是F-P干涉仪微形变监测，另一种是电感式微形变监测。虽然这两种监测方案能够实现结构件的微量变化监测，但是却存在测量精度低、监测过程复杂，并且真空高温适应性不理想的缺陷。
技术实现思路
为了解决现有的在真空高温条件下测量结构件微量形变的装置存在测量精度低、监测过程复杂以及真空高温适应性不理想的技术问题，本技术提供一种高精度真空高温测量装置。本技术的解决方案如下：设测量目标为被测物在X方向上的形变量，该高精度真空高温测量装置包括：稳定支撑平台，用于固定放置被测物；两组光纤探头，其中一组光纤探头用于发射光信号，另一组光纤探头用于接收光信号，分别放置于X方向上被测物的两端，并与被测物两端保持间距，满足光纤位移测量原理；光源与解调仪，经一路光纤将测量用激光发送至所述一组光纤探头，经另一路光纤接收来自所述另一组光纤探头的光信号，并将接收到的光信号解调为数据输出；带光纤贯通器的法兰，用于耦合真空室内、外的光纤部分。如果需要再测量另一个方向(如正交的y方向)上的形变量，则相应调整两组光纤探头的安装位置即可。上述每一组光纤探头为一个光纤探头或多个光纤探头，与另一组光纤探头一一对应。上述带光纤贯通器的法兰分为两个，分别设置于真空室的两端对应于两路光纤。本技术具有以下有益效果：1、本技术将光纤测量技术应用于真空高温环境下结构件微形变的高精度测量，该测量装置结构简明，测量精度高，对真空高温环境的适应性好，而且光纤的噪声低，也进一步有利于高精度测量。2、这种基于光纤的微量形变测量装置，微小位移测量是根据发射光信号光纤之光场与接受光信号光纤交叉地方视场决定，测量可以达到2.5纳米的超高分辨率，频率响应高达500KHz。附图说明图1为本技术光纤位移测量的工作原理示意图；图2为本技术高分辨率非接触光纤微小长度位移测量装置的结构示意图。附图标号说明：1-被测物(碳纤维承力筒)，2-稳定支撑平台，3-第一组光纤探头(发射光信号)，4-第二组光纤探头(接收光信号)，5-光纤，6-带光纤贯通器的法兰，7-光源与解调仪，8-真空室(罐)。具体实施方式该高分辨率非接触光纤微小长度位移测量实施例的技术指标：线性度：0.1％分辨率：0.0025um量程：2000um-5080um响应频率：150Hz电源：220VAC最小光纤探针外径：0.17mm如图1所示，光纤位移测量的工作原理：微小位移量测量是根据发射光信号光纤之光场与接受光信号光纤交叉地方视场决定。当被测物与光纤探针接触或零间隙时，则全部传输光量直接被反射至传输光纤。这时候没有提供光给接收端之光纤，输出讯号便为"零"。当探针与被测物之距离增加时，接收端之光纤接收之光量也越多，此关系直到接收端光纤全部被照明为止。达到光峰值之后，探针与被测物之距离继续增加时，将造成反射光扩散或超过接收端接收视野。使得输出之讯号与测量距离成反比例关系。这种光纤测量技术可以达到2.5纳米的超高分辨率，频率响应高达500KHz。如图2所示，高精度真空高温测量装置主要包括以下部分：1)光纤探头：标准光纤探头包括接受光信号部分和发射光信号两部分，；2)光纤：传输光信息；3)带光纤贯通器的法兰：光纤高效耦合，与真空室隔绝；为了保证光纤从真空罐中贯穿，而不影响真空罐的密封性，采用了光纤贯穿器；4)光源与解调仪：发出测量用激光光源，解调仪将接收到的光信息进行解调为数据输出；5)高稳定支撑平台：支撑被测件，在高温到常温过程中，保持尺寸稳定性。本技术与现有技术的效果比对，见表1。表1本技术与现有技术的效果比对测试方案测量精度复杂程度真空高温适应性F-P干涉仪0.045μm相对最复杂无法适应电感式0.01μm略复杂略有影响本技术0.0025um较简单无影响可以看出，本技术优于现有技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度真空高温测量装置，设测量目标为被测物在X方向上的形变量，其特征在于，该装置包括：稳定支撑平台，用于固定放置被测物；两组光纤探头，其中一组光纤探头用于发射光信号，另一组光纤探头用于接收光信号，分别放置于X方向上被测物的两端，并与被测物两端保持间距，满足光纤位移测量原理；光源与解调仪，经一路光纤将测量用激光发送至所述一组光纤探头，经另一路光纤接收来自所述另一组光纤探头的光信号，并将接收到的光信号解调为数据输出；带光纤贯通器的法兰，用于耦合真空室内、外的光纤部分。

【技术特征摘要】
1.一种高精度真空高温测量装置，设测量目标为被测物在X方向上的形变量，其特征在于，该装置包括：稳定支撑平台，用于固定放置被测物；两组光纤探头，其中一组光纤探头用于发射光信号，另一组光纤探头用于接收光信号，分别放置于X方向上被测物的两端，并与被测物两端保持间距，满足光纤位移测量原理；光源与解调仪，经一路光纤将测量用激光发送至所述一组光纤探头，经另一路光纤接收来自所述另...

【专利技术属性】
技术研发人员：李燕，朱香平，张文松，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：陕西,61