一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108982914A(43)申请公布日2018.12.11(21)申请号201811028744.9(22)申请日2018.09.01(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人刘彬周晗刘磊单明广钟志张雅彬(51)Int.Cl.G01P15/03(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计(57)摘要本发明属于纤传感技术领域，具体涉及一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计，由加速度传感结构、第一传感器支撑结构、在线型法拉第旋光器、光纤信号臂、光耦合器、光纤参考臂、法拉第旋光镜、第二传感器支撑结构组成，所述加速度传感结构封装在第一传感器支撑结构和第二传感器支撑结构之间，所述光纤信号臂的末端垂直插入第一传感器支撑结构中间的通孔中，所述在线型法拉第旋光器串在光纤信号臂上，所述法拉第旋光镜位于光纤参考臂的末端，光纤信号臂和光纤参考臂并联在一起后与光耦合器连接在一起。本发明在信号臂中插入在线型法拉第旋光器可以消除偏振衰落的影响，提高了测量结果的稳定性，消除探头的共模噪声，提高传感器的测量灵敏度。CN108982914ACN108982914A权利要求书1/1页1.一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计，由加速度传感结构(1)、第一传感器支撑结构(2)、在线型法拉第旋光器(3)、光纤信号臂(4)、光耦合器(5)、光纤参考臂(11)、法拉第旋光镜(12)、第二传感器支撑结构(13)组成，其特征在于：所述加速度传感结构(1)封装在第一传感器支撑结构(2)和第二传感器支撑结构(13)之间，所述光纤信号臂(4)的末端垂直插入第一传感器支撑结构(2)中间的通孔中，所述在线型法拉第旋光器(3)串在光纤信号臂(4)上，所述法拉第旋光镜(12)位于光纤参考臂(11)的末端，光纤信号臂(4)和光纤参考臂(11)并联在一起后与光耦合器(5)连接在一起。2.根据权利要求1所述的一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计，其特征在于：所述加速度传感结构(1)由硅材料制成，加速度传感结构(1)由膜片支撑的质量块和周围的固定部分组成，膜片位于质量块的中间部分，质量块的上表面和下表面均镀有增反膜，增反膜的反射率高于95％。3.根据权利要求1所述的一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计，其特征在于：所述第一传感器支撑结构(2)和所述第二传感器支撑结构(13)均由硅材料制成，且第一传感器支撑结构(2)和第二传感器支撑结构(13)中间均有圆环型凸起结构。4.根据权利要求1所述的一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计，其特征在于：所述光纤信号臂(4)的末端被研磨抛光为平角，并在表面加工一层增透膜结构，增透膜的透过率高于99.5％。5.根据权利要求1所述的一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计，其特征在于：所述在线型法拉第旋光器(3)距离光纤信号臂(4)的末端距离小于1米。6.根据权利要求1所述的一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计，其特征在于：所述光纤信号臂(4)的末端同加速度传感结构(1)上表面间的距离大于第一传感器支撑结构(2)上的圆环型凸起结构同加速度传感结构(1)上表面间的距离。7.根据权利要求1所述的一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计，其特征在于：所述光耦合器(5)的分光比为1:1，工作波长为1550nm。8.根据权利要求1所述的一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计，其特征在于：所述光耦合器(5)连接光环形器(6)，光环形器(6)入射端口连接激光光源(7)，光环形器(6)出射端口连接光电探测器(10)，光电探测器(10)连接数据采集系统(9)，数据采集系统(9)连接信号处理系统(8)。2CN108982914A说明书1/6页一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计技术领域[0001]本发明属于纤传感技术领域，具体涉及一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计。背景技术[0002]加速度测量应用领域广泛，包括航空航天中导弹的制导、飞机的导航、人造卫星有关状态的控制；汽车工业中的预刹车系统、牵引系统、驾驶系统和安全系统等。其传感机理是利用弹性器件支撑的质量块结构感知加速度，通过检测质量块在加速度作用下所引起的自身空间状态的变化，同时引起弹性器件的空间状态及自身材料性质发生变化，通过检测这些变化实现对加速度的测量。[0003]由于具有体积小、质量轻、灵敏度高、不受电气干扰等优势，光纤加速度传感器在近年来获得了快速发展。其中，以本征型迈克尔逊干涉仪结构的光纤加速度传感器应用最为普遍。在本征型结构中，加速度引起的变化量被耦合成光纤内部