[发明专利]一种抗振动差分式干涉声敏检测装置

权利要求书

1.一种抗振动差分式干涉声敏检测装置，其特征在于包括：半导体激光光源(1)、准直透镜(2)、第一图像传感器(3)、分束器(4)、第二图像传感器(5)、压力敏感膜片(6)以及窄带滤波片(7)；压力敏感膜片(6)上有第一悬臂梁(8)和第二悬臂梁(9)；

半导体激光光源(1)发出的相干光束，经过准直透镜(2)后平行入射到分束器(4)后，平行光束分为四束平行光经窄带滤波片(7)入射到压力敏感膜片(6)上，光束IV入射到第一悬臂梁(8)上，光束III入射到膜片固定端区域A，光束II入射到膜片固定端区域B，光束I入射到第二悬臂梁(9)上，光束I与光束II经反射后会聚在第二图像传感器(5)上形成干涉条纹，光束III与光束IV经反射后会聚在第一图像传感器(3)上形成干涉条纹；对第一图像传感器(3)与第二图像传感器(5)的信号进行差分运算，即可获得压力敏感膜片上感受的声压信号；

所述压力敏感膜片(6)上的第一悬臂梁(8)和第二悬臂梁(9)尺寸相同，且对称分布；

压力敏感膜片的固定框架与第一悬臂梁(8)的间隙d作为均压孔的作用，阻止声压穿过第一悬臂梁(8)到达另外一侧；压力敏感膜片的固定框架与第二悬臂梁(9)的间隙D远大于d，确保声压能穿过第二悬臂梁(9)到达另外一侧。

2.根据权利要求1所述的一种抗振动差分式干涉声敏检测装置，其特征在于：膜片固定端区域A的定义为：压力敏感膜片固定框架靠近第一悬臂梁(8)自由端的区域；膜片固定端区域B的定义为：压力敏感膜片固定框架靠近第二悬臂梁(9)自由端区域；区域A与区域B无重叠，且区域A与区域B的面积之和小于第一悬臂梁(8)自由端与第二悬臂梁(9)自由端中间的固定部分。

3.根据权利要求1所述的一种抗振动差分式干涉声敏检测装置，其特征在于：第一悬臂梁(8)为光声信号拾取悬臂梁，静压能够通过，而声压不能穿透；第二悬臂梁(9)为振动差分抑制悬臂梁，静压与声压均能通过，与光声信号拾取悬臂梁形成一对振动信号差分悬臂梁。

4.根据权利要求3所述的一种抗振动差分式干涉声敏检测装置，其特征在于：还包括气密垫片，将光声信号拾取悬臂梁与振动差分抑制悬臂梁的气体腔室隔开，确保两个悬臂梁气体不连通。

5.根据权利要求3所述的一种抗振动差分式干涉声敏检测装置，其特征在于：d与D的具体计算方法如下：

声音在空气中传播的声速为c₀，密度为ρ₀，定压比热为C_p，γ为定压比热与定容比热之比，γ＝C_p/C_v，两个悬臂梁尺寸相同，悬臂梁的宽度为b，悬臂梁的厚度为l，悬臂梁微孔的周长为D₀，微压敏感膜片背部腔体积为V，运动黏性系数为μ；S是微孔的横截面积，ω是工作角频率，K是气体导热率，i是虚部；

声质量M_a，声阻Ra，声顺C_a，

第一悬臂梁(8)的间隙d，其S＝d×b，周长D₀＝2(d+b)，满足等式

第二悬臂梁(9)的间隙D，其S＝D×b，周长D₀＝2(D+b)，满足等式

6.根据权利要求1所述的一种抗振动差分式干涉声敏检测装置，其特征在于：压力敏感膜片(6)为MEMS工艺制作的双悬臂梁硅片。

7.根据权利要求1所述的一种抗振动差分式干涉声敏检测装置，其特征在于：分束器(4)有四个连续反射面，分别为P、Q、M、N；P、Q面构成一个菲涅尔双面镜，M、N面构成一个菲涅尔双面镜，光轴中心对称面为R；

半导体激光器(1)发出的光经过准直透镜(2)后平行入射到分束器(4)，经准直透镜(2)后的光轴与分束器(4)的中心面R共面，光斑直径覆盖分束器(4)的四个连续反射面P、Q、M、N。