[发明专利]微悬臂梁光纤加速度传感器机构

说明书

本申请提供有一种微悬臂梁光纤加速度传感器机构，本方案中通过设计内部中空两段开口的载体，用于作为传感器的主体，用于承载第一光学元件和第二光学元件。同时，第一开口的一侧的外壁上设计沿第一方向的悬臂，用于承载振动机构。通过设计包括振片和配重的振动机构，可以使得当传感器机构收到惯性力作用时，通过配重带动振片进行振动。第二光学元件发射的光路经过第一光学元件，再经振片反射后经过第一光学元件将光路重新聚焦返回到第二光学元件中。最终通过干涉后进行光谱分析，得出F‑P腔长值，然后对比初始腔长值最终得出加速度值。

技术领域

本公开具体公开一种微悬臂梁光纤加速度传感器机构。

背景技术

光纤加速度传感器的基本特点是都需要一个质量块作为传感元件之一，当质量块在加速度作用下发生振动，从而带动传感臂产生位移，导致输出的光信号发生变化，通过检测光信号的变化便可测得加速度的大小。但是传统的微悬臂梁式光纤F-P加速度传感器受限于悬臂梁挠度所造成的干涉对比度变化影响，其测量的动态范围有限，并且此类加速度传感器的测量精度同样受其影响无法保持稳定，不利于传感器的多场景应用。

当所测加速度变大时，传统的微悬臂梁式光纤F-P加速度传感器的弹性膜片的挠度也将变大，而弹性膜片又是作为F-P腔的第二谐振面，起到反射光束的作用，那么势必会导致反射回的光束发生偏折，从而部分回到甚至无法回到光纤内产生干涉。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请旨在提供一种微悬臂梁光纤加速度传感器机构，其特征在于，包括:承载机构，所述承载机构包括载体，所述载体为内部中空且两端开口，所述开口包括第一开口和第二开口；所述载体设有沿第一方向连通第一开口和第二开口的孔道；所述孔道包括安装段和靠近第一开口的空腔段；所述载体在第一开口的一侧的外壁上设有沿第一方向延伸的悬臂；

振动机构，所述振动机构设有沿第二方向第一端和沿第一方向的第二端，第一方向与第二方向垂直；所述振动机构的第一端与悬臂顶部固接；所述振动机构第二端为自由端；所述振动机构与载体的第一开口之间设有第一空间；当振动机构产生振动时，第一空间的体积会增大或减小；

第一光学元件，所述第一光学元件设有平面的第一面和球形的第二面；所述第一光学元件设于第一空间内，且与载体的第一开口固接；

第二光学元件，所述第二光学元件包括纤芯以及设于纤芯外部且与其同轴的包层；所述第二光学元件恰能沿第一方向进入安装段。

进一步的，所述振动机构包括：配重，所述配重沿第一方向设于第一空间外；所述配重沿第二方向的一侧的中部设有安装孔；振片，所述振片沿第一方向设置；所述振片的一端与悬臂固接，且另一端恰能进入安装孔中。

进一步的，所述空腔段的直径大于安装段的半径。

进一步的，所述空腔段和安装段相接部位设有谐振端面；所述设于安装段内的第二光学元件的端面与谐振端面齐平。

进一步的，所述空腔段的深度加上第一光学元件的厚度等于第一光学元件的焦距。

进一步的，所述振片于第一空间的一侧镀有第一反射膜，且所述第一反射膜反射率大于90％。

进一步的，所述谐振端面设有第二反射膜，且第二反射膜的反射率大于第二光学元件端面的反射率。

进一步的，所述第一光学元件设有增透膜。

进一步的，所述第一光学元件的直径大于空腔段的直径。

更进一步的，所述悬臂的长度公式如下：L1≧h1+1/2L2+0.5cm其中，L1为悬臂长度；h1为第一光学元件3的厚度；L2为配重21第一方向的长度。