[发明专利]一种光路敏感型加速度计

说明书

本发明涉及速度测量领域，具体涉及一种光路敏感型加速度计，其中包括光源、光电探测器、透镜和第一MEMS芯片，其中，第一MEMS芯片包括反射镜、支撑梁和质量块；反射镜设在质量块上，质量块与支撑梁连接，在加速度作用下，支撑梁使得质量块沿Z轴方向发生位移；透镜置于光源、光电探测器所在平面和反射镜所在平面之间；光电探测器用于接收由光源产生、透镜聚焦、反射镜反射回的光。本发明利用反射镜的轴向位移引起的光路损耗测量加速度值，结构简单、体积小、容易加工、成本低，且分辨率明显提高。同时，在此基础上改进得到可用于三维测量的加速度计，芯片设计简单、分辨率高，避免了传统设计中正交性误差大和体积大的缺点。

【技术领域】

本发明涉及速度测量领域，具体涉及一种光路敏感型加速度计。

【背景技术】

加速度计是一种测量物体加速度的传感器，其测量原理是基于牛顿第二定律。加速度计中的质量块的位移和受到的加速度大小有确定的关系，通过测量位移量就可以测量出相应的加速度值。微机电(Micro Electro Mechanical Systems，简写为MEMS)加速度计具有体积小、重量轻、功耗低、精度高以及批量生产成本低的特点，目前主要应用于运动感知、动作识别、姿态控制、振动探测、安防报警等方面。

目前主流MEMS加速度计是电容式的。加速度计通过检测质量块位移引起的电容变化计算出对应的加速度。然而电容的变化量正比于位移的平方，故加速度分辨率有限，要获得高分辨率，电容基板的面积就要扩大，相应系统的尺寸就要扩大，并且电容式加速度计还会受所加电压产生的静电力干扰。而利用隧道效应设计的加速度计是与质量块的位移成指数关系的，具有尺寸小、分辨率高的优点。但由于现在隧尖是通过化学腐蚀制作的，制备工艺复杂不易控制。

许多应用需要能同时监控三维加速度的传感器，传统的加速度计主要为单轴传感器，需要将三个单轴的加速度计组装起来才能构成三维加速度计。组装方法构成的三轴加速度计会导致三轴正交性误差较大，体积大、成本高。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明需要解决的技术问题是：

传统电容式加速度计的分辨率有限，要获得高分辨率，电容基板的面积就要扩大，相应系统的尺寸就要扩大，而利用隧道效应设计的加速度计虽然尺寸小、分辨率高，但制备工艺复杂不易控制。另外，在需要能同时监控三维加速度的情况下，传统方法需要将三个单轴的加速度计组装起来，导致三轴正交性误差较大，体积大、成本高。

本发明通过如下技术方案达到上述目的：

第一方面，本发明提供了一种光路敏感型加速度计，包括光源2、光电探测器3、透镜4和第一MEMS芯片，其中，第一MEMS芯片包括反射镜6、支撑梁7和质量块8；所述反射镜6设置在质量块8上，所述质量块8与支撑梁7连接，在加速度作用下，所述支撑梁7使得质量块8沿Z轴方向发生位移；

所述透镜4置于光源2、光电探测器3所在平面和反射镜6所在平面之间；

所述光电探测器3用于接收由光源2产生、由透镜4调整光路路径，最终由反射镜6反射回来的光。

优选的，所述反射镜6是通过在质量块8的表面镀金或镀银完成的，反射率大于等于97％。

优选的，所述反射镜6处于透镜4的焦距的位置。

优选的，所述光源2的出光口和光电探测器3的中心轴关于透镜4的中轴线成左右对称。

优选的，所述加速度计还包括外壳1和上基板9，所述上基板9固定于外壳1的内壁，所述光源2、光电探测器3和透镜4均固定在上基板9上。

优选的，所述第一MEMS芯片还包括下基底5，所述下基底5固定于外壳1的内壁，所述质量块8通过支撑梁7与下基底5相连。