[發明專利]一種基于硅微加工技術的光纖加速度計

無效

• 申請號: 201210118959.6
• 申請日: 2012-04-20
• 公開（公告）號: CN102621348A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 索智群;喬東海
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01P15/03
• 分類號: G01P15/03
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本發明涉及一種加速度計，尤其涉及一種光纖加速度計。

背景技術

目前，常見的加速度計大多數是將外界加速度信號轉化成為可動部分的位移。相位調制型光纖加速度計通過構成不同的干涉儀，將該位移信號轉換成調制的光信號，并通過光纖傳輸，再將加速度信號從調制的光信號中解調出來。光纖加速度計傳感頭部分可以既不產生電磁信號，也不受電磁信號的干擾。因此，光纖加速度傳感器可以應用于強電場、強磁場和強射頻場環境中。相位調制光纖加速度計在靈敏度、信噪比和動態范圍指標比光強調制型加速度計更好。

相位調制型光纖加速度計需要保證出射激光與振動膜或振動質量塊的垂直程度。當軸心偏角誤差較大時，干涉效果大幅度降低，從而導致靈敏度降低。保證垂直程度對加工精度有很高的要求，通常的方法是加工V槽，用膠固定光纖等方式。但這些方法不利于加速度計發生漂移以后的微調。并且，傳統的加速度計結構復雜，加工難度較高。因此，如何使加速度計結構簡單化，如何降低加工難度及如何提高靈敏度是當前面臨的問題。

發明內容

為解決以上問題，本發明提供了一種基于硅微加工技術的光纖加速度計。

在第一方面，本發明提供了一種基于硅微加工技術的光纖加速度計。該基于硅微加工技術的光纖加速度計包括：加速度-位移敏感結構，具有加速度傳感頭；加速度傳感頭包括上表面具有反射鏡的檢測質量塊；干涉腔支架，在加速度-位移敏感結構上方；干涉腔支架內的自聚焦透鏡，自聚焦透鏡和反射鏡構成斐索干涉腔；干涉腔支架內的調節裝置，用于調節所述自聚焦透鏡的位移。

該基于硅微加工技術的光纖加速度計還包括，耦合光纖和尾纖，耦合光纖與尾纖相連接；尾纖在干涉腔支架上方，與自聚焦透鏡相連接；耦合光纖在外殼外側。

進一步的，加速度-位移敏感結構通過上方和下方橡膠圓環與下方的夾具固定在外殼內。

進一步的，所述加速度-位移敏感結構具有聲學阻尼孔和/或透光孔的背極板。

進一步的，所述加速度傳感頭還包括，彈性部件和/或支撐部件。并且加速度傳感頭采用微機電系統(MEMS)技術加工。

進一步的，所述夾具為尼龍或金屬等材料。

進一步的，所述調節裝置，具體為：干涉腔支架上有通孔，并通過所述通孔在x方向與y方向上插入頂絲，所述頂絲用于固定所述自聚焦透鏡，并通過所述頂絲對自聚焦透鏡進行x方向和y方向位移的調節；干涉腔支架內有滑軌，用于調節自聚焦透鏡伸入z方向的深度。所述頂絲在同一方向上有一個或多個，x方向上的頂絲與y方向上的頂絲不在同一水平面上。

進一步的，所述反射鏡由鍍金屬膜方式形成。

本發明提供的一種基于硅微加工技術的光纖加速度計無需真空封裝，出射激光光軸在3個正交的自由度可調，具有抗干擾能力強，靈敏度高，結構簡單，加工難度低等優點。

附圖說明

圖1為本發明一個實施例的基于硅微加工技術的光纖加速度計的結構示意圖；

圖2為本發明一個實施例的基于硅微加工技術的光纖加速度計中干涉腔支架30的示意圖；其中包括圖2a為干涉腔支架30的俯視圖；圖2b為干涉腔支架30的x截面圖；圖2c為干涉腔支架30的y截面圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

圖1為本發明一個實施例的基于硅微加工技術的光纖加速度計的結構示意圖。該基于硅微加工技術的光纖加速度計包括：耦合光纖10，尾纖20，斐索干涉腔支架30，外殼40，背極板50，加速度傳感頭60，加速度傳感頭60包括檢測質量塊61，彈性部件62及支撐部件63，用于緊固的橡膠圓環70，背極板上的透光孔80，背極板上的聲學阻尼孔88及固定加速度-位移敏感結的夾具90。

一個具體的實施例中，該基于硅微加工技術的光纖加速度計主要包括加速度-位移敏感結構與斐索干涉腔這兩部分及耦合光纖10和尾纖20。下面通過具體的實施例對基于硅微加工技術的光纖加速度計的結構進行具體闡述。