[发明专利]一种基于硅微加工技术的光纤加速度计

说明书

技术领域

本发明涉及一种加速度计，尤其涉及一种光纤加速度计。

背景技术

目前，常见的加速度计大多数是将外界加速度信号转化成为可动部分的位移。相位调制型光纤加速度计通过构成不同的干涉仪，将该位移信号转换成调制的光信号，并通过光纤传输，再将加速度信号从调制的光信号中解调出来。光纤加速度计传感头部分可以既不产生电磁信号，也不受电磁信号的干扰。因此，光纤加速度传感器可以应用于强电场、强磁场和强射频场环境中。相位调制光纤加速度计在灵敏度、信噪比和动态范围指标比光强调制型加速度计更好。

相位调制型光纤加速度计需要保证出射激光与振动膜或振动质量块的垂直程度。当轴心偏角误差较大时，干涉效果大幅度降低，从而导致灵敏度降低。保证垂直程度对加工精度有很高的要求，通常的方法是加工V槽，用胶固定光纤等方式。但这些方法不利于加速度计发生漂移以后的微调。并且，传统的加速度计结构复杂，加工难度较高。因此，如何使加速度计结构简单化，如何降低加工难度及如何提高灵敏度是当前面临的问题。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种基于硅微加工技术的光纤加速度计。

在第一方面，本发明提供了一种基于硅微加工技术的光纤加速度计。该基于硅微加工技术的光纤加速度计包括：加速度-位移敏感结构，具有加速度传感头；加速度传感头包括上表面具有反射镜的检测质量块；干涉腔支架，在加速度-位移敏感结构上方；干涉腔支架内的自聚焦透镜，自聚焦透镜和反射镜构成斐索干涉腔；干涉腔支架内的调节装置，用于调节所述自聚焦透镜的位移。

该基于硅微加工技术的光纤加速度计还包括，耦合光纤和尾纤，耦合光纤与尾纤相连接；尾纤在干涉腔支架上方，与自聚焦透镜相连接；耦合光纤在外壳外侧。

进一步的，加速度-位移敏感结构通过上方和下方橡胶圆环与下方的夹具固定在外壳内。

进一步的，所述加速度-位移敏感结构具有声学阻尼孔和/或透光孔的背极板。

进一步的，所述加速度传感头还包括，弹性部件和/或支撑部件。并且加速度传感头采用微机电系统(MEMS)技术加工。

进一步的，所述夹具为尼龙或金属等材料。

进一步的，所述调节装置，具体为：干涉腔支架上有通孔，并通过所述通孔在x方向与y方向上插入顶丝，所述顶丝用于固定所述自聚焦透镜，并通过所述顶丝对自聚焦透镜进行x方向和y方向位移的调节；干涉腔支架内有滑轨，用于调节自聚焦透镜伸入z方向的深度。所述顶丝在同一方向上有一个或多个，x方向上的顶丝与y方向上的顶丝不在同一水平面上。

进一步的，所述反射镜由镀金属膜方式形成。

本发明提供的一种基于硅微加工技术的光纤加速度计无需真空封装，出射激光光轴在3个正交的自由度可调，具有抗干扰能力强，灵敏度高，结构简单，加工难度低等优点。

附图说明

图1为本发明一个实施例的基于硅微加工技术的光纤加速度计的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的基于硅微加工技术的光纤加速度计中干涉腔支架30的示意图；其中包括图2a为干涉腔支架30的俯视图；图2b为干涉腔支架30的x截面图；图2c为干涉腔支架30的y截面图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明一个实施例的基于硅微加工技术的光纤加速度计的结构示意图。该基于硅微加工技术的光纤加速度计包括：耦合光纤10，尾纤20，斐索干涉腔支架30，外壳40，背极板50，加速度传感头60，加速度传感头60包括检测质量块61，弹性部件62及支撑部件63，用于紧固的橡胶圆环70，背极板上的透光孔80，背极板上的声学阻尼孔88及固定加速度-位移敏感结的夹具90。

一个具体的实施例中，该基于硅微加工技术的光纤加速度计主要包括加速度-位移敏感结构与斐索干涉腔这两部分及耦合光纤10和尾纤20。下面通过具体的实施例对基于硅微加工技术的光纤加速度计的结构进行具体阐述。