[發(fā)明專利]一種光纖加速度傳感器探頭及加速度傳感器系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910244493.2
• 申請(qǐng)日: 2009-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN101788569A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬?hào)|海;何慶;索智群;鄧英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01P15/03
• 分類號(hào): G01P15/03;B81B7/02
• 代理公司: 北京法思騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉

1.一種光纖加速度傳感器探頭，其特征在于，包括：加速度檢測結(jié)構(gòu)、至少一 片背極板、加速度傳感器框架以及至少一個(gè)光纖傳感頭，

所述加速度檢測結(jié)構(gòu)位于加速度傳感器探頭的中心位置，其構(gòu)成包括：檢測質(zhì) 量塊、位于檢測質(zhì)量塊周圍的彈性部件和支撐部件，所述檢測質(zhì)量塊位于整個(gè)加速 度檢測結(jié)構(gòu)的中心位置，所述彈性部件兩端分別與所述檢測質(zhì)量塊及所述支撐部件 連接，所述彈性部件為彈簧、連續(xù)的膜、帶孔的膜或多個(gè)彈性梁，且圍繞所述檢測 質(zhì)量塊呈中心對(duì)稱分布，所述支撐部件用于支撐所述加速度檢測結(jié)構(gòu)并將其固定于 所述加速度傳感器框架上；

所述檢測質(zhì)量塊與所述背極板上下平行，其間形成空氣隙，并且在與所述背極 板相對(duì)一側(cè)的檢測質(zhì)量塊的表面上制作有反光膜區(qū)域，該反光膜區(qū)域位于檢測質(zhì)量 塊的中心位置或者覆蓋整個(gè)檢測質(zhì)量塊的表面；

所述背極板為邊界固定在所述加速度傳感器框架上的剛性較大的板，所述背極 板上制作有特定大小和分布的阻尼孔以調(diào)節(jié)阻尼，所述背極板其中一面上制作有限 位凸觸以防止過載和粘附，另外，所述背極板的中心還制作有透光孔以透過入射及 反射的激光；所述背極板與加速度傳感器框架之間形成聲學(xué)腔，該聲學(xué)腔為一個(gè)空 腔或者二個(gè)連通或不連通的空腔，用于形成流動(dòng)氣體回路，改善系統(tǒng)頻率響應(yīng)；所 述檢測質(zhì)量塊上的反光膜區(qū)域與背極板上的透光孔正對(duì)，且反光膜區(qū)域的尺寸大于 透光孔尺寸；

所述光纖傳感頭包括梯度透鏡和尾纖，所述尾纖安裝在梯度透鏡的尾部，所述 梯度透鏡安裝在所述加速度傳感器框架上，或者安裝在另外增加的斐索干涉腔支架 上，安裝時(shí)使所述梯度透鏡的出射端面與背極板上的透光孔以及檢測質(zhì)量塊上的反 光膜區(qū)域正對(duì)，且保證出射端面與反光膜區(qū)域平行，通過該反光膜區(qū)域?qū)⑼ㄟ^所述 梯度透鏡入射的激光反射回去，從而對(duì)入射光的相位進(jìn)行調(diào)制，所述梯度透鏡出射 端面和所述反光膜區(qū)域之間構(gòu)成一個(gè)柱形斐索干涉腔。

2.如權(quán)利要求1所述的光纖加速度傳感器探頭，其特征在于，

所述背極板具有兩片，且兩片背極板相對(duì)于所述檢測質(zhì)量塊上下對(duì)稱設(shè)置，兩 片背極板的結(jié)構(gòu)相同，其上制作有阻尼孔、限位凸觸以及透光孔，兩片背極板分別 與所述加速度傳感器框架之間形成上下兩個(gè)聲學(xué)腔，與所述檢測質(zhì)量塊之間形成上 下兩個(gè)空氣隙，由此形成背極板-阻尼孔-聲學(xué)腔結(jié)構(gòu)以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的阻尼和Q值；

所述檢測質(zhì)量塊的上下表面上均設(shè)有反光膜區(qū)域，并相對(duì)于檢測質(zhì)量塊呈鏡像 對(duì)稱分布；

所述光纖傳感頭具有兩個(gè)，且結(jié)構(gòu)完全相同，并相對(duì)稱地關(guān)于檢測質(zhì)量塊設(shè)置 在所述加速度傳感器框架上，或者設(shè)置在另外增加的斐索干涉腔支架上，并使所述 梯度透鏡的出射端面與背極板上的透光孔以及檢測質(zhì)量塊上的反光膜區(qū)域正對(duì)，且 保證平行，上下兩個(gè)光纖傳感頭的梯度透鏡出射端面與相應(yīng)反光膜區(qū)域之間形成的 上下兩個(gè)斐索干涉腔的長度完全相同。

3.如權(quán)利要求1所述的光纖加速度傳感器探頭，其特征在于，

所述加速度檢測結(jié)構(gòu)還包括驅(qū)動(dòng)電極，設(shè)置在所述檢測質(zhì)量塊的一個(gè)或者上下 兩個(gè)表面的反光膜區(qū)域外圍，若在檢測質(zhì)量塊的上下表面均有設(shè)置時(shí)，則兩個(gè)驅(qū)動(dòng) 電極相對(duì)于所述檢測質(zhì)量塊呈鏡像對(duì)稱分布，

所述背極板具有兩片，在所述背極板的與檢測質(zhì)量塊相對(duì)的表面上也制作有驅(qū) 動(dòng)電極，與所述檢測質(zhì)量塊上的驅(qū)動(dòng)電極盡量正對(duì)以構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電極對(duì)，為檢測質(zhì)量 塊提供靜電力，用于調(diào)節(jié)質(zhì)量塊的位置、引入力學(xué)反饋以及當(dāng)過載粘附時(shí)提供一個(gè) 反方向的電力實(shí)現(xiàn)過載恢復(fù)，

所述光纖傳感頭具有一個(gè)或者兩個(gè)，設(shè)置在所述加速度傳感器框架上，或者設(shè) 置在另外增加的斐索干涉腔支架上，并使所述梯度透鏡的出射端面與背極板上的透 光孔以及檢測質(zhì)量塊上的反光膜區(qū)域正對(duì)，且保證出射端面與反光膜區(qū)域平行；當(dāng) 設(shè)置有兩個(gè)光纖傳感頭時(shí)，相對(duì)稱地關(guān)于檢測質(zhì)量塊進(jìn)行設(shè)置，且上下兩個(gè)光纖傳 感頭的梯度透鏡出射端面與所述反光膜區(qū)域之間形成的上下兩個(gè)斐索干涉腔的長度 完全相同。

4.如權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的光纖加速度傳感器探頭，其特征在于， 設(shè)置在檢測質(zhì)量塊上的反光膜區(qū)域?yàn)閳A形、方形或其他任意形狀，其材料采用包括 鋁膜和金膜在內(nèi)的任意反光薄膜。