[发明专利]光纤加速度传感器及光纤加速度传感器的形成方法

说明书

一种光纤加速度传感器及其形成方法，结构包括：敏感结构，敏感结构包括惯性质量块、环绕惯性质量块的第一支撑部以及固定连接第一支撑部和惯性质量块的弹性梁结构，弹性梁结构包括若干第一弹性层和若干第二弹性层，第一弹性层和第二弹性层在第一面的投影不重合；位于第一支撑部第一面上的支撑结构；位于惯性质量块第一面表面的第一反射层；与支撑结构键合的光纤结构，光纤结构包括固定结构以及位于固定结构内的准直扩束光纤，准直扩束光纤位于固定结构的槽内；位于光纤结构表面的第二反射层，第一反射层、第二反射层和准直扩束光纤在垂直于惯性质量块表面的方向上的中轴线与惯性质量块的中轴线重合。所述光纤加速度传感器的性能得到改善。

技术领域

本发明涉及光纤传感器领域，尤其涉及一种光纤加速度传感器及光纤加速度传感器的形成方法。

背景技术

加速度传感器主要应用于惯性导航、振动以及倾角测量，在先进制造、航天国防、资源环境、健康医药、智慧地球和物联网等众多领域都有广泛重大需求。

加速度传感器按信号检测方式分类，可以分为电学检测传感器和光学检测加速度传感器。

光学检测加速度计采用光学信号测量质量块的惯性力或位移，与电学检测传感器相比，最为显著的优势就是提高了抗电磁干扰能力，在高电压、易燃易爆等特殊场合也有显著的应用优势。光学检测加速度传感器为了提高传输距离，通常采用光纤作为信号传输手段，因此，衍生出了光纤加速度传感器。光纤加速度传感器按光纤传感机理可以分为光强调制、相位调制、波长调制和频率调制等几类。

目前对光纤加速度传感器，研究较多的是光强和相位调制两种方式，其主要缺点在于受光源功率波动和光纤弯折影响，精度低、稳定性差，很难用于工业测量领域。

因此，对光纤加速度传感器性能的改善是需要持续解决的事情。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种光纤加速度传感器及光纤加速度传感器的形成方法，以改善光纤加速度传感器的性能。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种光纤加速度传感器，包括：敏感结构，所述敏感结构包括惯性质量块、环绕所述惯性质量块的第一支撑部以及固定连接于所述第一支撑部和惯性质量块之间的弹性梁结构，所述惯性质量块在垂直于惯性质量块表面的方向上包括相对的第一面和第二面，所述弹性梁结构包括若干第一弹性层和若干第二弹性层，所述第一弹性层到第一面的距离小于第二弹性层到第一面的距离，所述第一弹性层和第二弹性层在第一面的平行面上的投影不重合，所述第一支撑部包括相对的第一面和第二面，所述第一支撑部的第一面与惯性质量块的第一面齐平；位于第一支撑部第一面上的支撑结构；位于惯性质量块第一面表面的第一反射层；与支撑结构键合的光纤结构，所述光纤结构包括固定结构以及位于固定结构内的准直扩束光纤，所述固定结构包括相对的第三面和第四面，所述固定结构内具有槽，所述槽自固定结构第三面向第四面延伸，所述准直扩束光纤位于所述槽内，所述固定结构第四面朝向所述惯性质量块第一面；位于光纤结构第四面表面的第二反射层，所述第一反射层、第二反射层和准直扩束光纤在垂直于惯性质量块表面的方向上的中轴线与惯性质量块的中轴线重合。

可选的，所述惯性质量块还包括相对的两个第一侧壁以及相对的两个第二侧壁，所述第一侧壁与第二侧壁相连且相互垂直；若干所述第一弹性层分别固定于两个第一侧壁上和两个第二侧壁上，若干所述第二弹性层分别固定于两个第一侧壁上和两个第二侧壁上。

可选的，若干所述第一弹性层围绕所述惯性质量块均匀分布；若干所述第二弹性层围绕所述惯性质量块均匀分布。

可选的，在平行于第一面的方向上，每一个第一弹性层与一个第二弹性层相邻，且相邻的第一弹性层和第二弹性层位于不同的侧壁上。

可选的，任一第一侧壁上或第二侧壁上固定有一个第一弹性层和一个第二弹性层。