[实用新型]脉冲微位移传感器

摘要

本实用新型公开了一种脉冲微位移传感器，该传感器包括红外光源、运动光栅、固定光栅、第一红外光电倍增管，第二红外光电倍增管、第一梳状电极、第二梳状电极，上层电容平板、下层电容平板、运动光栅的回形悬臂梁、信号处理模块和电流驱动模块。本实用新型依据伍德异常现象中的一种特殊情况，即精确控制两层光栅间隔在1/5的波长量级时，调整光栅的周期、占空比等参数，两层光栅位移时，反射光产生脉冲式变化的现象，比一般的伍德异常光强变化平缓曲线有更高的斜率，能够极大地放大微小位移的信号，从而测量位移。本实用新型扩大了动态范围，实现小型化，在军事领域有很广泛应用前景。

主权项

一种脉冲微位移传感器，其特征在于：包括光源（1）、分束器（16）、运动光栅（2）、固定光栅（3）、增反层（4）、第一红外光电探测器（5）、第一聚焦透镜组（6）、第二红外光电探测器（7）、第二聚焦透镜组（8）、第一固定底座（9）、第二固定底座（15）、回形悬臂梁（10）、上层电容平板（11）、下层电容平板（12）、信号处理模块（13）和电流驱动模块（14）；所述上层电容平板（11）上刻蚀运动光栅（2）；上层电容平板（11）的一端通过两个回形悬臂梁（10）与第一固定底座（9）相连，另一端通过两个回形悬臂梁（10）与第二固定底座（15）相连；第一固定底座（9）和第二固定底座（15）均固定在增反层（4）上；上层电容平板（11）通过回形悬臂梁（10）、第一固定底座（9）和第二固定底座（15）与增反层（4）电连接；所述下层电容平板（12）上刻蚀固定光栅（3），下层电容平板（12）固定在增反层（4）上，与增反层（4）绝缘；在上层电容平板（11）的两个长边处对称设有两个第一梳状电极（17），在每个第一梳状电极（17）的上方各设有与其所对应的第二梳状电极（18），且所述第二梳状电极（18）可靠静电力被第一梳状电极（17）吸引或排斥；每个第二梳状电极（18）均通过梳状电极固定底座固定在增反层（4）上，与增反层（4）绝缘；所述光源（1）置于上层电容平板（11）的正上方，光源（1）的下方设有分束器（16），第一红外光电探测器（5）和第二红外光电探测器（7）对称置于光源（1）的两侧，第一聚焦透镜组（6）置于第一红外光电探测器（5）的正下方，第二聚焦透镜组（8）置于第二红外光电探测器（7）的正下方；第一红外光电探测器（5）和第二红外光电探测器（7）与信号处理模块（13）相连；下层电容平板（12）的两侧通过引线相连后接入电流驱动模块（14）；两个梳状电极固定底座通过引线相连后接入电流驱动模块（14）；增反层（4）的两侧通过引线相连后接入电流驱动模块（14）；电流驱动模块（14）与信号处理模块（13）相连；所述光源（1）为带有准直扩束的红外1530nm光源；所述增反层（4）由800nm的SiN₃和600nm的SiO₂以及Si基底从上至下依次排布组成；所述运动光栅（2）和固定光栅（3）厚度均为950‑965nm；光栅数均为30‑80个，周期T均为1493‑1500nm，占空比均为0.45‑0.5；运动光栅（2）与固定光栅（3）的空气间隙为300‑400nm。