[发明专利]一种低g值双缝干涉式MEMS微重力测量装置

说明书

一种低g值双缝干涉式MEMS微重力测量装置，包括底座，底座的一侧凸台连接有敏感元件和CCD探测器，另一侧凸台连接有光源；敏感元件为一体加工而成，包括质量块及其外部的框架，质量块的上端两侧分别通过一根弹簧和框架连接，质量块的下端一侧通过一根弹簧和框架连接，质量块上设置有两条平行的双缝，框架上的限位挡块和质量块的上下两端配合，弹簧采用反弹簧结构；敏感元件实现低通滤波及放大振动的功能，提高了检测系统的灵敏度，测得的灵敏度能够比相同几何参数的其他类型MEMS传感器提高一个数量级，使用双缝干涉技术与MEMS工艺相结合，既保证了MEMS工艺下尺寸小，加工精度高的特点，同时也实现了无接触测量、高分辨率的光电检测方式。

技术领域

本发明涉及加速度传感器技术领域，特别涉及一种低g值双缝干涉式MEMS微重力测量装置。

背景技术

加速度传感器被广泛应用于地质勘探，地震监测及航空航天领域，随着产业升级及生产工艺迭代发展，体积小、能耗低、精度高的微机电系统(MEMS)加速度传感器越来越具有取代传统加速度传感器成为主流的趋势。MEMS加速度传感器按照原理包括光电式、电容式、压阻式、谐振式等，其中光电式加速度传感器按照检测原理可分为光栅式、光腔机械式、法布里珀罗干涉式等，随着光电检测技术的发展，因其受到电磁干扰的影响小，温度效应好，抗过载能力高，非接触测量等特点，对于高精度加速度测试领域具有重要意义。

双缝干涉测试原理是一种公认的高精度计量测试技术，许多精密的测试工作都是通过光的干涉方法来实现的。利用干涉技术，可以测量光束的波长，也可以实现微弱物理位移的检测。实验过程使用一束相干光通过距离较近的2条平行狭缝，由于光的波动性在狭缝后面形成明暗相间的平行条纹，通过条纹的分布信息，可以得到光的波长参数以及实验设备的几何参数。目前还没有将双缝干涉原理应用到加速度检测当中。

贺泽龙等人首次利用双缝干涉法测量光学薄膜厚度，其采用干涉条纹与光强公式拟合的方法，反推出薄膜厚度。对双缝干涉原理从实验室走向实际应用具有重要推动作用。

王春慧等人使用双缝干涉条纹解码光谱共焦位移传感器及其位移，将传统的光栅光谱仪替代为原理较为简单的双缝干涉光谱测试系统，降低了检测成本，并且具有线性度高，分辨率好且易于加工的特点。

潘红亮等人设计了一种新型杨氏双缝干涉仪，使用氦氖激光其发射更好地相干性和更高的亮度，并且采用CCD信号采集器直接测定干涉条纹间距，避免因为眼睛疲劳和视角差异而引起的读数误差，是对双缝干涉测试方法的一次较好的革新。

对于μg(10^-6g)及其以下的加速度检测，弹簧质量系统的位移通常在nm(10^-9m)级别，这就需要极高的位移解析方法，而利用双缝干涉方法既能实现非接触式测量，减少噪声，又能较高精度的解析出微弱位移变化，对于MEMS传感器发展起到了很好的促进作用。

预应力弹簧结构以其滤波效应和独特的力学效应，被最早用于机械降噪。其特点在于随着受力增大，弹簧不再适用于刚度恒定的胡克定律，发生“软弹簧效应”，基于此，申请人设计出基于反弹簧效应调节力频特性和利用双缝干涉原理检测位移相结合的微重力加速度传感器。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种低g值双缝干涉式MEMS微重力测量装置，能够进行超低g值检测，具有高灵敏度的优点。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种低g值双缝干涉式MEMS微重力测量装置，包括底座4，底座4的一侧凸台连接有敏感元件2和CCD探测器3，另一侧凸台连接有光源1；