[發(fā)明專利]一種感振波紋膜片及光纖加速度傳感器與微振動(dòng)檢測系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810298328.4
• 申請(qǐng)日: 2018-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN108663538B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 時(shí)金輝;俞本立;甄勝來;吳許強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P15/03
• 分類號(hào): G01P15/03;G01H9/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 孫琴

本發(fā)明公開了一種感振波紋膜片及基于其的光纖加速度傳感器與微振動(dòng)檢測系統(tǒng)，該感振波紋膜片包括復(fù)合薄膜和多個(gè)環(huán)形質(zhì)量塊，復(fù)合薄膜整體外形為壁厚均勻的盤狀結(jié)構(gòu)，復(fù)合薄膜下表面設(shè)有向上凹進(jìn)的多個(gè)槽，多個(gè)槽包括一個(gè)中心槽和若干環(huán)形槽，中心槽和環(huán)形槽的深度相同，且中心槽和環(huán)形槽分別與復(fù)合薄膜同心設(shè)置，中心槽和若干環(huán)形槽內(nèi)一一對(duì)應(yīng)的貼覆設(shè)置有多個(gè)環(huán)形質(zhì)量塊，環(huán)形質(zhì)量塊的外壁與對(duì)應(yīng)的槽的內(nèi)壁相吻合，環(huán)形質(zhì)量塊的厚度小于槽的深度，環(huán)形質(zhì)量塊的上端面緊貼對(duì)應(yīng)的槽頂壁，環(huán)形質(zhì)量塊的下端面高于復(fù)合薄膜的下表面以形成膜片的波紋狀。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：提高微振動(dòng)檢測靈敏度，且實(shí)現(xiàn)光纖加速度傳感器體積微型化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光纖加速度傳感器，尤其涉及的是一種感振波紋膜片及光纖加速度傳感器與微振動(dòng)檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

干涉型光纖加速度計(jì)是基于光學(xué)信號(hào)檢測位移原理的新型加速度計(jì)。相比于傳統(tǒng)的機(jī)械式加速度計(jì),干涉型光纖加速度計(jì)具有體積小、重量輕、動(dòng)態(tài)范圍大、抗電磁干擾的優(yōu)點(diǎn)。在組成全光纖慣性系統(tǒng)方面具有重要的應(yīng)用前景,還可以用于地震監(jiān)測、安防預(yù)警以及橋梁等結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測。

現(xiàn)有干涉型膜片式光纖加速度計(jì)采用簡單金屬片作為彈性膜片，在其上固定質(zhì)量塊,結(jié)構(gòu)簡單，但膜片厚度較厚,應(yīng)力大，以致靈敏度較低，且探頭體積巨大，使用范圍小；現(xiàn)有使用MEMS加工技術(shù)制作的加速度膜片仍有膜片應(yīng)力大，材質(zhì)剛度大等限制。使用強(qiáng)度式解調(diào)方案，面臨靈敏度低，解調(diào)信號(hào)不穩(wěn)等問題；現(xiàn)有相位生成載波技術(shù)，面臨膜片反射光耦合到光纖的能力低的問題，嚴(yán)重影響了干涉儀的干涉效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種感振波紋膜片及光纖加速度傳感器與微振動(dòng)檢測系統(tǒng)，以期可以提高檢測靈敏度，并且實(shí)現(xiàn)光纖加速度傳感器體積微型化，此外，光纖加速度傳感器無電信號(hào)，益于防止金屬及電信號(hào)探測。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種感振波紋膜片，包括復(fù)合薄膜和多個(gè)環(huán)形質(zhì)量塊，所述復(fù)合薄膜整體外形為壁厚均勻的盤狀結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合薄膜下表面設(shè)有向上凹進(jìn)的多個(gè)槽，多個(gè)槽包括一個(gè)中心槽和若干環(huán)形槽，中心槽和環(huán)形槽的深度相同，且中心槽和環(huán)形槽分別與復(fù)合薄膜同心設(shè)置，中心槽和若干環(huán)形槽內(nèi)一一對(duì)應(yīng)的貼覆設(shè)置有多個(gè)環(huán)形質(zhì)量塊，所述環(huán)形質(zhì)量塊的外壁與對(duì)應(yīng)的槽的內(nèi)壁相吻合，所述環(huán)形質(zhì)量塊的厚度小于槽的深度，所述環(huán)形質(zhì)量塊的上端面緊貼對(duì)應(yīng)的槽頂壁，所述環(huán)形質(zhì)量塊的下端面高于復(fù)合薄膜的下表面以形成膜片的波紋狀。

作為上述感振波紋膜片的優(yōu)選實(shí)施方式，所述復(fù)合薄膜為由上往下依次層疊設(shè)置的反射金屬膜、有機(jī)物膜和抗刻蝕金屬膜組成。

作為上述感振波紋膜片的優(yōu)選實(shí)施方式，所述復(fù)合薄膜的外緣通過一個(gè)環(huán)形支撐塊來進(jìn)行支撐，所述環(huán)形支撐塊與所述復(fù)合薄膜同心設(shè)置，所述復(fù)合薄膜的外緣下方貼覆支撐在環(huán)形支撐塊上。

作為上述感振波紋膜片的優(yōu)選實(shí)施方式，所述環(huán)形質(zhì)量塊和環(huán)形支撐塊均為硅基材料。

本發(fā)明還提供了一種感振波紋膜片的制備方法，所述制備方法按如下步驟依次進(jìn)行：

步驟一、選取由片狀硅基材料制作的硅基盤作為基材，通過等離子體硅基刻蝕技術(shù)或濕法刻蝕技術(shù)在硅基盤上表面刻蝕出多個(gè)相同深度的環(huán)形凹槽，使得多個(gè)環(huán)形凹槽分別與硅基盤同心；

步驟二、在刻蝕有多個(gè)環(huán)形凹槽的硅基盤上表面濺射一層抗刻蝕金屬膜，所述抗刻蝕金屬膜完全貼覆在硅基盤的上表面以及多個(gè)環(huán)形凹槽的底壁和側(cè)壁上，以形成一片完整的膜；

步驟三、在抗刻蝕金屬膜上表面旋涂一層有機(jī)物膜；

步驟四、在有機(jī)物膜上表面濺射一層反射金屬膜，由所述反射金屬膜、有機(jī)物膜和抗刻蝕金屬膜共同構(gòu)成了復(fù)合薄膜，所述復(fù)合薄膜的厚度小于所述環(huán)形凹槽的深度；