時(shí)，質(zhì)量塊受到慣性力的作用，彈性元件101發(fā)生形變，導(dǎo)致由彈性元件101與基座102形成的F-P腔的腔長(zhǎng)發(fā)生變化，準(zhǔn)直管103保證光纖104上表面與基座102下表面緊密接觸，通過(guò)光纖104進(jìn)行信號(hào)的傳輸，再由后端進(jìn)行信號(hào)的處理與分析，得出加速度值。
[0031 ] 經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，300件通過(guò)MEMS工藝制作的F_P腔的腔長(zhǎng)范圍可控制在105 μπι±5 μπι。經(jīng)過(guò)在振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)測(cè)試，基于MEMS工藝的光纖加速度傳感器的靈敏度可達(dá)36nm/g，傳感器的頻率響應(yīng)范圍可達(dá)20Hz?2.5kHz。
[0032]實(shí)施例2
[0033]如圖2、圖4所示，一種基于MEMS工藝的光纖加速度傳感器，包括彈性元件101、基座102、準(zhǔn)直管103以及光纖104 ;彈性元件101為中心帶有凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)，凸出位置命名為質(zhì)量塊106，平臺(tái)位置命名為彈性梁105 ;基座102為凹槽結(jié)構(gòu)；準(zhǔn)直管103為中空?qǐng)A柱體，用于固定光纖104 ;彈性元件101、基座102與準(zhǔn)直管103依次固定連接；光纖104通過(guò)準(zhǔn)直管103后與基座102固定連接；
[0034]所述凹槽底面中心點(diǎn)與彈性元件101底面中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)，兩中心點(diǎn)連成一條直線，該直線即為光纖加速度傳感器的中心線；
[0035]所述光纖加速度傳感器沿豎直方向的中心線左右對(duì)稱；
[0036]所述彈性元件101的材料為硅片；所述基座102的材料為二氧化硅；所述準(zhǔn)直管103的材料為二氧化硅；所述的光纖104為多模光纖；
[0037]所述的彈性元件101與基座102采用MEMS工藝連接；所述的準(zhǔn)直管103與基座102采用膠粘技術(shù)連接；所述的光纖104與準(zhǔn)直管103采用膠粘技術(shù)連接。
[0038]所述的彈性元件101為薄膜結(jié)構(gòu)，形狀為矩形；
[0039]所述的基座102為矩形或圓形；
[0040]所述凹槽為類圓弧形，即在圓弧形距離彈性元件101底面最遠(yuǎn)的位置設(shè)置為平面，該平面的中心點(diǎn)也就是圓弧的中心點(diǎn)；該平面與彈性元件101底面相互平行；
[0041]工作過(guò)程:傳感器受到外界的振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊106受到慣性力的作用，彈性梁105發(fā)生形變，導(dǎo)致由彈性元件101與基座102形成的F-P腔的腔長(zhǎng)發(fā)生變化，通過(guò)光纖104進(jìn)行信號(hào)的傳輸，再由后端進(jìn)行信號(hào)的處理與分析，得出加速度值。
[0042]以上所述的具體描述，對(duì)發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于MEMS工藝的光纖加速度傳感器，其特征在于:包括彈性元件(101)、基座(102)、準(zhǔn)直管(103)以及光纖(104);彈性元件(101)為中心帶有凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)，凸出位置命名為質(zhì)量塊(106)，平臺(tái)位置命名為彈性梁(105);基座(102)為凹槽結(jié)構(gòu)；準(zhǔn)直管(103)為中空?qǐng)A柱體，用于固定光纖(104);彈性元件(101)、基座(102)與準(zhǔn)直管(103)依次固定連接；光纖(104)通過(guò)準(zhǔn)直管(103)后與基座(102)固定連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于MEMS工藝的光纖加速度傳感器，其特征在于:所述凹槽底面中心點(diǎn)與彈性元件(101)底面中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)，兩中心點(diǎn)連成一條直線，該直線即為光纖加速度傳感器的中心線，光纖加速度傳感器沿中心線左右對(duì)稱。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于MEMS工藝的光纖加速度傳感器，其特征在于:需保證所述凹槽底面有部分為平面，且該平面需將凹槽底面中心點(diǎn)包含其中；該平面與彈性元件(101)底面相互平行。4.如權(quán)利要求1所述的一種基于MEMS工藝的光纖加速度傳感器，其特征在于:所述彈性元件(101)的材料為硅片；所述基座(102)的材料為二氧化硅；所述準(zhǔn)直管(103)的材料為二氧化硅或石英。5.如權(quán)利要求1或4所述的一種基于MEMS工藝的光纖加速度傳感器，其特征在于:所述的彈性元件(101)與基座(102)采用MEMS工藝連接；所述的準(zhǔn)直管(103)與基座(102)采用激光焊接工藝或膠粘技術(shù)連接；所述的光纖(104)與準(zhǔn)直管(103)采用激光焊接技術(shù)或膠粘技術(shù)連接。6.如權(quán)利要求1或2或4所述的一種基于MEMS工藝的光纖加速度傳感器，其特征在于:所述的彈性元件(101)為薄膜結(jié)構(gòu)，形狀為圓形或者矩形。7.如權(quán)利要求1或4所述的一種基于MEMS工藝的光纖加速度傳感器，其特征在于:所述的基座(102)為矩形或圓形。8.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于MEMS工藝的光纖加速度傳感器，其特征在于:所述凹槽為矩形、圓弧形、圓柱形或其他軸對(duì)稱的形狀。9.如權(quán)利要求1所述的一種基于MEMS工藝的光纖加速度傳感器，其特征在于:工作過(guò)程:傳感器受到外界的振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊(106)受到慣性力的作用，彈性梁(105)發(fā)生形變，導(dǎo)致由彈性元件(101)與基座(102)形成的F-P腔的腔長(zhǎng)發(fā)生變化，通過(guò)光纖(104)進(jìn)行信號(hào)的傳輸，再由后端進(jìn)行信號(hào)的處理與分析，得出加速度值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于MEMS工藝的光纖加速度傳感器，屬于光纖傳感領(lǐng)域。本發(fā)明利用硅片進(jìn)行刻蝕，形成彈性元件，利用二氧化硅刻蝕形成基座，將彈性元件與基座鍵合構(gòu)成F-P腔，后端通過(guò)激光器焊接或膠粘工藝與準(zhǔn)直管及光纖連接，形成光纖加速度傳感器。當(dāng)外界產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，彈性元件會(huì)發(fā)生變形，導(dǎo)致F-P腔的腔長(zhǎng)發(fā)生變化，通過(guò)腔長(zhǎng)的變化量就可以得知相應(yīng)的加速度值。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于體積小，重量輕，抗電磁干擾等。本發(fā)明具有較高的靈敏度及響應(yīng)頻率，可以實(shí)現(xiàn)高精度加速度的測(cè)量。
【IPC分類】G01P15/03
【公開(kāi)號(hào)】CN105353165
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510901206
【發(fā)明人】張毅翔, 張慧君
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日