[發(fā)明專利]一種懸臂梁式光學MEMS壓力傳感器

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• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111707395A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳迅奇;李偉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海拜安傳感技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01L1/04
• 分類號: G01L1/04;G01L5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種懸臂梁式光學MEMS壓力傳感器，包括懸臂梁結(jié)構(gòu)和傳感器防護殼，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的上方設(shè)有由兩個受電弓碳滑板托架組成U型托架，懸臂梁結(jié)構(gòu)梁臂和底座之間有一定的縫隙，縫隙在靠近懸臂梁結(jié)構(gòu)根部位置一直到U型托架之前是1mm，從U型托架到遠離懸臂梁結(jié)構(gòu)根部的位置的縫隙保持1.5mm，懸臂梁結(jié)構(gòu)上還安裝有MEMS光學壓力敏感芯片，傳感器防護殼通過螺釘固定在懸臂梁結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明傳感器件是在不改變受電弓本身力學結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行加裝的，且利于組裝和拆卸，因此可以大批量地列裝在運營列車的受電弓上，實時監(jiān)測弓網(wǎng)之間的工作狀態(tài)，保障安全運營。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種懸臂梁式光學MEMS壓力傳感器。

背景技術(shù)

光學MEMS傳感技術(shù)是21世界前十年逐步興起、發(fā)展和成熟的技術(shù)，其融合了光學技術(shù)及MEMS（微機電）技術(shù)，使傳統(tǒng)光學傳感提升到參數(shù)可調(diào)的“動態(tài)微光傳感”的技術(shù)，擁有該技術(shù)的傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、易安裝、高靈敏度、動態(tài)響應(yīng)、無源測量、抗電磁干擾等優(yōu)點。

而軌道交通譬如高速鐵路及城市地鐵已經(jīng)成為人們出行的主要交通工具，人群密集型出行為軌道交通行業(yè)的運營安全帶去嚴重的挑戰(zhàn)，其中良好的接觸網(wǎng)和受電弓之間的受流關(guān)系是重中之重。接觸網(wǎng)和受電弓之間的壓力過大會出現(xiàn)弓拉斷網(wǎng)或網(wǎng)撞飛弓的事故，而壓力過小則會出現(xiàn)受電弓受流不良及弓網(wǎng)間的拉弧等現(xiàn)象，因此，在列車行進過程中，受電弓和接觸網(wǎng)之間必須存在合理的接觸力，受電弓才能安全地把電流從接觸網(wǎng)引入車體內(nèi)的牽引變流系統(tǒng)中，從而為列車提供持續(xù)有效的動力。

然而，軌道交通行業(yè)中的高電壓受流技術(shù)，導致了傳統(tǒng)的電子電氣類傳感器由于受電磁干擾的局限性而不能勝任測量列車運行時的動態(tài)弓網(wǎng)間壓力，因此，只能運用接觸式的光學導波傳感技術(shù)才能實時在線測量弓網(wǎng)間的壓力值。

目前，有用FBG（光纖布拉格光柵）傳感器鋪設(shè)在碳滑板和其支架之間去測量行車時弓網(wǎng)間壓力的技術(shù)，但由于碳滑板屬于磨損部件，在每次新裝或更換滑板時，均需將碳滑板從其支架拆卸下來再進行傳感器預埋處理，其工期較長、成本較高、不能批量生產(chǎn)。

另外，由于接觸網(wǎng)和受電弓之間摩擦時產(chǎn)生的熱能同時傳遞給FBG傳感器，從而使回光的不規(guī)則溫度信號疊加在壓力信號上，從而導致所測壓力不準確、不精確，故該測量技術(shù)并不適用于運營車輛的受電弓在線測量弓網(wǎng)間的壓力值。

再有，由于受電弓廠家的不同，會導致其生產(chǎn)不同類型的受電弓，如彈簧箱式受電弓、板簧式受電弓、彈片式受電弓和拉簧式受電弓。鑒于每種類型的受電弓傳力機制不同，則測量接觸網(wǎng)和受電弓之間壓力的模式不同。

因此，需要一種基于非磨損部件預埋處理的接觸式光導波傳感器的技術(shù)進行替代，而光學MEMS傳感技術(shù)很好地解決了上述客觀存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種懸臂梁式光學MEMS壓力傳感器，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種懸臂梁式光學MEMS壓力傳感器，包括懸臂梁結(jié)構(gòu)和傳感器防護殼，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)的上方設(shè)有由兩個受電弓碳滑板托架組成U型托架，懸臂梁結(jié)構(gòu)梁臂和底座之間有一定的縫隙，縫隙在靠近懸臂梁結(jié)構(gòu)根部位置一直到U型托架之前是1mm，從U型托架到遠離懸臂梁結(jié)構(gòu)根部的位置的縫隙保持1.5mm，懸臂梁結(jié)構(gòu)上還安裝有MEMS光學壓力敏感芯片，傳感器防護殼通過螺釘固定在懸臂梁結(jié)構(gòu)上，其位置位于MEMS光學壓力敏感芯片上方，MEMS光學壓力敏感芯片上連接有導波光纖，MEMS光學壓力敏感芯片有兩個，兩個MEMS壓力敏感芯片通過正交黏貼的方式布置。

作為本發(fā)明的進一步技術(shù)方案：所述懸臂梁結(jié)構(gòu)上還設(shè)有板簧固定孔位。

作為本發(fā)明的進一步技術(shù)方案：所述懸臂梁結(jié)構(gòu)上還設(shè)有四個用于固定螺絲的限位孔。