[发明专利]基于光栅衍射的加速度传感器

说明书

本发明公开了基于光栅衍射的加速度传感器，该加速度传感器由所述加速度传感器的结构主要由衍射光源、砷化镓太阳能电池阵以及外围电路多通道ADC组成；其中，衍射光源由长波光源、遮光板、光栅和透镜组成，采用光源外壳将其集装在一起，其中长波光源的四周采用弹簧将其固定在光源外壳内部；当传感器运动时，由于惯性长波光源随之运动，衍射在太阳能电池阵列上的条纹随之移动。根据光伏效应，产生相应变化的光电流。通过ADC外围电路进行检测可以得传感器的运动情况。此加速度传感器具有精度高、灵敏度高等优点。

技术领域

本发明涉及基于光栅衍射的加速度传感器，属于仪器仪表领域。

背景技术

由于航空航海和航天领域对惯性测量元件的需求，各种新型加速度传感器应运而生。传统的加速度传感器有压阻式、电容式、压电式等，随着科学技术的不断发展对于这些加速度传感器的研究不断完善，但在其精度上仍未取得突破。因此，本发明依据光学原理，提供一种基于光栅衍射的加速度传感器，能极大地提高传感器的精度问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的精度低等问题，提出了基于光栅衍射的加速度传感器。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是，提出了基于光栅衍射的加速度传感器，其特征在于：

所述加速度传感器的结构主要由衍射光源、砷化镓太阳能电池阵以及多通道ADC外围电路组成；

所述衍射光源由长波光源、遮光板、光栅和透镜组成；所述长波光源的四周用遮光板固定，并将靠近光栅一侧的底部遮光板部分开口，开口方向与光栅垂直，使得一部分光源透过，并采用弹簧将光源和遮光板固定；所述衍射光源采用光源外壳将其内部元件集装在一起；

所述砷化镓太阳能电池阵位于衍射光源的下方，其结构为砷化镓太阳能电池阵列纵向并排均匀分布在PCB上；

所述多通道ADC外围电路主要由ADC模块，放大器等模块组成，并与太阳能电池阵列连接。

进一步地，所述多通道ADC外围电路连接每一列太阳能电池，将每一列的变化光电流放大并转换为相应的变化电平，通过测量相应电平的变化位置即可得到物体在不同方向上的运动情况。

进一步地，当传感器沿x轴运动变化时，衍射条纹沿x轴移动；当传感器沿y轴运动变化时，衍射条纹会沿y轴移动；当传感器沿z轴运动变化时，衍射条纹间距会变化。因此，可根据条纹不同的变化情况，计算出传感器的运动情况。

有益效果：

1.本发明利用光信号代替物体的运动状况，具有较好的低温度效应、良好的直流响应特性和较高的灵敏度。

2.本发明采用弹簧将其四周固定，因此，当传感器在任意方向运动时，光源能产生相应的位移并带来光电流的变化。可见，本发明的传感器具有较高的精确度，测量范围广。

3.本发明主要由衍射光源、砷化镓太阳能电池阵以及多通道的ADC外围电路构成，结构新颖且原理简单，具有较高的可靠性。

附图说明

图1为本发明的加速度传感器的xoz面图。

图2为固定的长波光源的俯视图。

图3为本发明的加速度传感器的yoz面图。

图4为太阳能电池阵列的俯视图。

图5为x轴方向运动的衍射条纹变化情况。

图6为y轴方向运动的衍射条纹变化情况。

图7为z轴方向运动的衍射条纹变化情况。