[发明专利]基于振动耦合的宽谱高灵敏度光学振动传感器在审
| 申请号： | 201810895747.6 | 申请日： | 2018-08-07 |
| 公开（公告）号： | CN108957031A | 公开（公告）日： | 2018-12-07 |
| 发明（设计）人： | 吕昌贵;祁正青;胡亮;钟嫄;崔一平 | 申请（专利权）人： | 东南大学 |
| 主分类号： | G01P15/093 | 分类号： | G01P15/093;G01H9/00 |
| 代理公司： | 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 | 代理人： | 柏尚春 |
| 地址： | 211189 江*** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | 本发明涉及一种基于振动耦合的宽谱高灵敏度光学振动传感器。该振动传感器包括激光器(1)、透镜(2)、透射式光栅(3)、振动耦合拾振单元(4)、光电探测器(5)；透射式光栅被刚性固定在振动耦合拾振单元的振动带宽被拓展的梁上(中间位置梁)，其位移方向垂直于激光器的输出光路；振动耦合拾振单元包括多个相互耦合的悬臂梁；激光器发出的激光经过透镜汇聚后垂直入射至光栅，当基座存在振动时，透射式光栅与激光光路在垂直方向上产生相对运动，透过光栅的出射光携带相对位移信号，经光电探测器探测，结合已知的拾振单元中间梁频响特性可计算出振动信息。本发明具有测量频谱宽、灵敏度高、结构简单、抗干扰能力强以及成本低等优点。 | ||
| 搜索关键词： | 振动耦合 透射式光栅 振动传感器 激光器 透镜 光电探测器 光栅 高灵敏度 宽谱 抗干扰能力 测量频谱 垂直入射 方向垂直 刚性固定 激光光路 频响特性 输出光路 相对位移 振动信息 出射光 灵敏度 悬臂梁 中间梁 耦合的 带宽 探测 激光 汇聚 携带 拓展 | ||
【主权项】：
1.一种基于振动耦合的宽谱高灵敏度光学振动传感器，其特征在于，该传感器包括激光器(1)、透镜(2)、透射式光栅(3)、振动耦合拾振单元(4)、光电探测器(5)；所述透射式光栅(3)刚性固定在振动耦合拾振单元(4)上，并置于激光器(1)的输出光路上，透射式光栅(3)位移方向垂直于激光器(1)的输出光路；所述振动耦合拾振单元(4)包括多个悬臂梁，所述多个悬臂梁分别通过圆弹簧或者平面弹簧与中间位置悬臂梁连接；所述激光器发出的激光经过聚焦透镜后垂直入射至透射式光栅，当存在加速度时，透射式光栅与激光光束产生相对运动，透过光栅的出射光携带相对位移信号，所述光电探测器放置在透射光栅出射光路上。
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- 许雪梅;王会海;尹建璟;丁一鹏;尹林子 - 中南大学
- 2017-10-27 - 2018-03-27 - G01P15/093
- 本发明公开了一种光纤光栅加速度传感器的波长解调系统，宽带光源光经光隔离器进入可调谐F‑P滤波器，锯齿波信号发生器产生锯齿波信号驱动可调谐F‑P滤波器；可调谐F‑P滤波器输出信号进入耦合器并分为两路，一路通过F‑P标准具和第一光电探测器，另一路通过光环形器、第一参考光栅、第二参考光栅和光纤光栅加速度传感器，再反射经光环形器进入第二光电探测器；数据采集模块采集光信号并上传；上位机进行波长解调。本发明还公开了所述的波长解调系统的波长解调方法，包括锯齿波输入可调谐F‑P滤波器；对F‑P标准具通道和光纤光栅加速度传感器的光谱进行采集、小波去噪、寻峰计算和波长解调。本发明的波长解调精度高且简单可靠。
- 超高加速度位移灵敏度的敏感结构、加速度计及制造方法-201610331559.1
- 卢乾波;白剑;汪凯巍;焦旭芬;韩丹丹;陈佩文 - 浙江大学
- 2016-05-18 - 2018-02-16 - G01P15/093
- 本发明公开了一种超高加速度位移灵敏度的敏感结构、加速度计及制造方法。微机械敏感结构包括敏感质量块、镀在敏感质量块上的高反膜、相连在敏感质量块上的蛇形梁型悬臂梁以及与蛇形梁型悬臂梁末端相连的硅基底，微机械敏感结构下部与带凹槽的衬底相连，蛇形梁型悬臂梁主要由股梁、第一蜿蜒梁、第二蜿蜒梁、胫梁的四个直梁依次相连构成，敏感质量块和硅基底均采用SOI基片制作，悬臂梁为SOI基片中的单晶硅器件层制作。本发明实现了超高的加速度位移灵敏度，并且仍能保证较小的离轴串扰，微加工工艺可与IC工艺兼容，流片率高，易于大批量制作，配合基于光栅干涉腔的位移读出系统可实现超高的加速度测量灵敏度和精度。
- 一种基于双波长干涉的加速度测量系统-201720602516.2
- 潘德馨;卢乾波;白剑;汪凯巍 - 浙江大学
- 2017-05-26 - 2018-01-12 - G01P15/093
- 本实用新型公开了一种基于双波长干涉的加速度测量系统。所述系统主要由两个波长差为Δλ的激光器、一个偏振分光棱镜、两个分光棱镜、四个四分之一波片、一个平面反射镜、两个偏振片、一个超窄带滤波片、四个高灵敏度光电探测器、一个表面镀膜的压电陶瓷块、一个由敏感质量块、悬臂梁和基底构成的敏感结构。本实用新型利用双波长产生的合成波长干涉信号提升加速度测量系统的测量量程，解决了高灵敏度加速度计的相位模糊问题，同时利用超窄带滤波片采得单波长干涉信号，在扩大测量量程的同时保证系统拥有单波长干涉测量的高精度。
- 一种基于微纳光腔的超高精度单轴光学加速度计-201720766971.6
- 耿安兵;姚远;卢乾波;郭劼;王海涛;董亭亭;白剑 - 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所）
- 2017-06-28 - 2018-01-09 - G01P15/093
- 本实用新型涉及一种基于微纳光腔的超高精度单轴光学加速度计，包括微纳光腔组件和激光探测组件，微纳光腔组件包括压电薄膜、微机械放大器、微纳光栅和引线，激光探测组件包括激光器、衰减片、衍射光探测器、基础光探测器、环境光探测器、偏振片、四分之一波片和分光镜，激光器发出激光束分为两束激光，一束激光射入基础光探测器，另一束激光入射到微纳光栅上并且其中一部分激光发生反射式衍射、另一部分激光透过衍射光栅被微机械放大器上表面的高反膜反射再次通过衍射光栅发生透射式衍射，两种衍射光束发生干涉形成光强与微机械放大器的敏感质量块的位移相关的光斑并被倾斜的衍射光探测器探测。该加速度计能超高加速度‑位移转换，抑制了串扰，灵敏度高。
- 一种迈克尔逊干涉式光纤加速度传感器-201720370735.2
- 罗志会;陈思;王凤钧;陈小刚;潘礼庆;杨先卫;肖焱山;王习东 - 三峡大学
- 2017-04-10 - 2018-01-05 - G01P15/093
- 一种迈克尔逊干涉式光纤加速度传感器，包括筒体、上限位销、第一准直器、光耦合器、下限位销、质量块、第二准直器、环形磁体；光隔离器、激光光源、光电探测器和相位解调电路。本实用新型将质量块设计成迈克尔逊干涉仪自由空间光路的一部分，利用静磁排磁通效应将质量块置于悬浮状态，将外界加速度变化转化为质量块的微小位移，再通过差分式光纤迈克尔逊干涉装置检测质量块位移引起的相位变化，实时解调传感器的加速度变化。该传感器采用磁悬浮方式规避机械阻尼的影响，引入双反射法拉第旋光结构消除偏正衰落的影响，具有灵敏度高，稳定性好，体积小，制作简单等优点，具有较好的应用前景。
- 一种高灵敏度的单保偏光纤干涉式加速度传感系统-201621141540.2
- 王阳阳;陈建冬;高文智;赵恩才;崔洪亮;李亚;王旭 - 吉林大学
- 2016-10-20 - 2017-12-26 - G01P15/093
- 本实用新型公开了一种高灵敏度的单保偏光纤干涉式加速度传感系统，适用于光纤传感领域。本系统采用单光路的设计，通过光纤干涉原理实现对加速度的测量，包括光源、隔离器、环形器、50％透射50％反射透镜、保偏传感光纤、加速度增敏及转换传感器、反射率高于99％的反射镜、光电探测器以及用来解调加速度的解调模块。使用的光纤都是保偏光纤，可以消除偏振态对干涉的影响。一种高灵敏度的单保偏光纤干涉式加速度传感系统能够准确的测量出加速度的大小。该系统具有结构简单、灵敏度高、测量动态范围宽、不易受环境影响等优点。
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