[發明專利]帶有折箱干涉測量換能器的微氣壓計

有效

• 申請號: 201380067937.4
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN104884921B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: S·奧利維爾;D·龐塞奧
• 申請（專利權）人: 原子能及能源替代委員會
• 主分類號: G01L7/06
• 分類號: G01L7/06;G01L11/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 郭思宇

一種折箱式微氣壓計，包括：參考底座11；折箱12，其一端固定在該底座的參考表面上，其伸長方向與該參考表面垂直；蓋板13，將該折箱的另一端封閉，以便使其與外界密封隔離，折箱處于長度變化與其周圍次聲波引起的壓力變化成正比的狀態；還包括與蓋板連成一體的反射部件14和干涉測量元件16，干涉測量元件16帶有正對著反射部件的、與折箱的延伸方向平行的輸入?輸出光路，能夠接收來自于光源的光束，并與底座的參考表面聯結，以便能向該反射部件發射部分光束并在該光束被該反射部件反射后接收該光束，該干涉測量元件采用集成技術，在同一基片內包含光導路線、光分離區和光合并區。

技術領域

本發明涉及折箱式微氣壓計。

該儀器一般用于測量次聲波，也稱為次聲，即非常微小的壓力變化(一般處于毫帕斯卡至百帕斯卡之間)，其頻率低于20Hz；該儀器更多的是測量波形，而不是測量相應的信號強度。該儀器屬于與氣壓計大大不同的類型，氣壓計測量大氣壓，即10⁵Pa級別的值，精度級別為百、甚至千帕斯卡。

次聲波由自然或非自然的事件產生，下面的清單(非窮盡)示出其應用范圍：火山爆發研究；隕石或退役衛星返回大氣層的研究和監視；雪崩分析和定位；核爆炸監視；大氣對流引發的重力波的測量；大氣模型研究；風力發動機、列車、飛機、地鐵產生的不可聽見噪音的研究。

次聲波由于其非常低的頻率而能夠在大氣各層中遠距離傳播，比可聽域中的波衰減得慢得多：對于核爆炸這樣的高能現象可繞地球數圈，對于火山爆發這樣的自然現象可達數千公里。

為了有效地測量次聲波，微氣壓計應該具備如下性能：

-靈敏度為mPa級，低于環境大氣壓10^-8；

-本征噪音低于地球表面測得的最小噪音；

-通帶可以覆蓋有效檢測帶(0.001Hz至10Hz)，如果可能的話，還覆蓋當地的絕對靜壓力；

-在通帶中響應平坦；

-盡可能大的測量動態特性，以便檢測到所有現象而不需要過濾低頻(重力波)、甚至是連續分量即隨高度變化的當地壓力；

-諧振頻率必須位于檢測帶以外；

-外部溫度對傳感器的影響非常小，這一影響會與低頻波混淆。

現有技術

折箱式微氣壓計存在大約50年了。它們采用氣壓測量原理以便檢測0至20Hz的壓力變化。參考壓力是一個封閉在缺氧空腔中的粗真空，空腔形如折箱，一般與底座垂直。任何壓力變化都會通過使折箱上部產生線性位移而使該折箱變形。根據當前現有技術，該位移由LVDT(“Linear Variable Differential Transformer”首字母縮寫)類型的電磁傳感器測量，即無源(電感性)線性位移電傳感器，如文獻所述：“LDG微氣壓計：描述及性能–網絡設計–Gérard Ruzié–Ghislain Claque–CTBTO次聲波非正式研討會，1996年5月2日至4日，CEA Bruyères-le-France(LDG microbarometers:description andperformances–Network design–Gérard Ruzié–Ghislain Claque–CTBTO Informalinfrasound workshop May 2 to 4,1996 CEA Bruyères-le-France)”。

與電磁傳感器聯用的折箱式微氣壓計幾十年來由次聲波專家優化了，這些專家掌握了傳統的精密機械和電磁技術。七十年代以來CEA開發的MB2000和MB2005型的微氣壓計就是這種情況。

盡管有大量的優化，當前的折箱式微氣壓計的測量譜帶有限，對電磁擾動敏感，并存在由于安裝引起的熱敏性。

發明內容