一种微型差动式偏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CN108982912A(43)申请公布日2018.12.11(21)申请号201811017225.2(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7页附图1页(54)发明名称一种微型差动式偏轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计(57)摘要本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种微型差动式偏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、第一光纤尾纤、第一增透膜、第一在线型法拉第旋光器、第一光纤信号臂、光耦合器、第二光纤信号臂、第二在线型法拉第旋光器、第二光纤尾纤、第二增透膜、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，第一光纤信号臂通过第一在线型法拉第旋光器与第一光纤尾纤相连接。本发明采用微机电加工工艺实现传感器探头结构和加速度传感结构的加工。由于光纤的固定通孔、质量块运动行程限位装置等均集成在传感器支撑结构上，有效提升传感器的集成化、小型化和稳定性。CN108982912ACN108982912A权利要求书1/1页1.一种微型差动式偏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)、第一光纤尾纤(3)、第一增透膜(4)、第一在线型法拉第旋光器(5)、第一光纤信号臂(6)、光耦合器(7)、第二光纤信号臂(13)、第二在线型法拉第旋光器(14)、第二光纤尾纤(15)、第二增透膜(16)、第二传感器支撑结构(17)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(17)之间，第一光纤信号臂(6)通过第一在线型法拉第旋光器(5)与第一光纤尾纤(3)相连接，第二光纤信号臂(13)通过第二在线型法拉第旋光器(14)与第二光纤尾纤(15)相连接；第一光纤尾纤(3)的末端垂直插入第一传感器支撑结构(2)中间的通孔中，第二光纤尾纤(15)的末端垂直插入第二传感器支撑结构(17)中间的通孔中，第一光纤尾纤(3)和第二光纤尾纤(15)距离加速度传感结构(1)距离相同，且第一光纤尾纤(3)和第二光纤尾纤(15)的端面研抛为45°，第一光纤尾纤(3)侧面加工有第一增透膜(4)，第二光纤尾纤(15)侧面加工有第二增透膜(16)；第一光纤信号臂(6)和第二光纤信号臂(13)并联在一起后与光耦合器(7)连接在一起。2.根据权利要求1所述的一种微型差动式偏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(17)均由硅材料制成，第一传感器支撑结构(2)和第二传感器支撑结构(17)侧面均有通孔。3.根据权利要求1所述的一种微型差动式偏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％。4.根据权利要求1所述的一种微型差动式偏轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计，其特征在于，所述第一光纤尾纤(3)和所述第二光纤尾纤(15)的表面经过45°研抛加工，所述第一增透膜(4)和第二增透膜(16)的透过率高于99.5％。5.根据权利要求1所述的一种微型差动式偏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(7)的分光比为1:1，工作波长为1550nm。6.根据权利要求1所述的一种微型差动式偏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(7)连接光环形器(8)，光环形器(8)入射端口连接激光光源(9)，光环形器(8)出射端口连接光电探测器(12)，光电探测器(12)连接数据采集系统(11)，数据采集系统(11)连接信号处理系统(10)。2CN108982912A说明书1/7页一种微型差动式偏轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计技术领域[0001]本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种微型差动式偏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