本發明專利技術基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感及加工方法屬于加速度傳感器技術領域；該傳感器包括一個支撐結構，一根從支撐結構側面中部插入的光纖，設置在支撐結構頂部的反射端面；所述光纖的研拋端面為45°，光纖在支撐結構內部的部分能夠相對于反射端面振動，所述的反射端面為相對于支撐結構靜止的剛性平板結構，反射端面下表面鍍有反射膜；光纖的光線出射端面與反射端面構成法珀腔；該方法首先加工支撐結構和反射端面，再將支撐結構和反射端面鍵合在一起，然后插入光纖并調整角度，最后密封縫隙；本發明專利技術不僅能夠減小光纖法珀加速度傳感器的尺寸，使其能夠貼合于被測物表面使用，而且加工簡單，成本低，并且具有很高的一致性和可替換性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器及加工方法屬于加速度傳感器
技術介紹
在航空航天、軍工船舶、生物醫學和建筑等領域，都需要測量加速度，測量加速度離不開加速度傳感器。光纖加速度傳感器作為一種新興的加速度傳感器，得到了快速發展。現階段，常見的光纖加速度傳感器包括基于環形腔干涉儀的光纖加速度計、基于邁克爾遜干涉儀的光纖加速度計、基于馬赫-曾德爾干涉儀的光纖加速度計、基于布拉格光柵光纖的光纖加速度計等。這些傳感器共同特點都是將光纖纏繞在配重塊上用作加速度敏感元件，當配重塊在加速度作用下振動時，引起光纖的長度和折射率變化，從而導致輸出光信號發生變化，通過檢測輸出光信號的變化就能夠計算加速度。以上光纖加速度傳感器尺寸較大，靈敏度易受溫度影響，測量精度較低。光纖法珀加速度傳感器因為能夠解決上述問題因而得到迅速發展。光纖法珀加速度傳感器在加速度作用下引起法珀腔的腔長變化，從而導致法珀腔的反射率發生變化。基于該原理，通過測量法珀腔的反射率變化，就能夠得到加速度大小。現階段，光纖法珀加速度傳感器主要是共軸型，共軸型加速度傳感器結構簡單，加工方便，制作成本低，但是共軸型光纖法珀加速度傳感器尺寸較長，無法貼合于被測物表面使用，而且共軸型光纖法珀加速度傳感器的腔長不好控制，使得其穩定性較差。現階段，光纖法珀加速度傳感器主要是非本征型。非本征型光纖法珀加速度傳感器通常由光纖端面和配重塊組成法珀腔，配重塊在加速度作用下發生振動，引起法珀腔的腔長變化，從而導致法珀腔的反射率變化。通過測量法珀腔的反射率變化，就能夠得到加速度大小。非本征型加速度傳感器測量精度高，但是其中的配重塊制作工藝復雜，而且以目前的工藝水平，配重塊加工結果很難保證其工作狀態的一致性，因此限制了其廣泛應用。為了解決以上問題，需要發展垂直型本征型光纖法珀加速度傳感器，不僅能夠使加速度傳感器貼合于被測物表面使用，而且工藝簡單，制作成本低，穩定性好，一致性和可替換性高。然而，還沒有查閱到垂直型本征型光纖法珀加速度傳感器的相關信息。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術公開了一種基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器，并公開了傳感器的加工方法。該加速度傳感器不僅能夠減小光纖法珀加速度傳感器的尺寸，使其能夠貼合于被測物表面使用，而且加工簡單，成本低，并且具有很高的一致性和可替換性。本專利技術的目的是這樣實現的：基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器，包括一個支撐結構，一根從支撐結構側面中部插入的光纖，設置在支撐結構頂部的反射端面；所述光纖的研拋端面為45°，光纖在支撐結構內部的部分能夠相對于反射端面振動，所述的反射端面為相對于支撐結構靜止的剛性平板結構，反射端面下表面鍍有反射膜；光纖的光線出射端面與反射端面構成法珀腔。上述基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器，在光纖的橫截面上，還設置有環形溝槽或/和配重塊。所述配重塊的外表面還設置有調整塊，所述調整塊與配重塊螺紋連接，調整塊能夠沿光纖所在方向運動。基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的加工方法，包括以下步驟：步驟a、加工設置有光纖插口的支撐結構；步驟b、加工下表面鍍有反射膜的反射端面；所述的步驟a和步驟b同步進行或按任意先后順序進行；步驟c、將支撐結構的頂端與反射端面鍍有反射膜的面鍵合在一起；步驟d、將光纖從光纖插口插入，調整光纖的研拋端面與支撐結構的底面構成45°；步驟e、用膠將支撐結構上的光纖插口與光纖的縫隙密封。上述基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的加工方法，所述步驟a包括以下步驟：步驟a1、加工側壁帶有圓孔的支座，所述圓孔作為支撐結構的光纖插口，其直徑與光纖直徑間隙配合；步驟a2、加工能夠與支座配合的底座；所述的步驟a1和步驟a2同步進行或按任意先后順序進行；步驟a3、按照支座在上，底座在下的順序將支座與底座鍵合，得到支撐結構。上述基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的加工方法，所述步驟b包括以下步驟：步驟b1、加工剛性的平板結構；步驟b2、在平板結構的下表面鍍有反射膜，鍍膜區域的直徑與支座內壁的直徑相同。有益效果：第一、由于研拋端面為45°的光纖從硅支撐結構側面插入，使光纖與法珀腔形成垂直結構，有效減少腔長，進而減少光纖法珀加速度傳感器的尺寸，并使其能夠貼合于被測物表面使用；第二、以懸空的光纖作為加速度感應元件，與傳統的光纖法珀加速度傳感器以專門加工的鍍有反射膜的可變形配重塊作為加速度感應元件相比，具有加工簡單，成本低的優點；第三、以光纖本身作為加速度感應裝置，突破了傳統的加速度結構設計思路，由于光纖能夠做到大批量標準化生產且光纖的插入深度能夠精確調整，所以得到的光纖懸臂梁的長度和質量能夠保持高度一致，從而提高光纖法珀加速度傳感器的一致性和可替換性。附圖說明圖1是本專利技術基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的基本結構示意圖。圖2是本專利技術基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的第一種改進結構示意圖。圖3是本專利技術基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的第二種改進結構示意圖。圖4是本專利技術基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的第三種改進結構示意圖。圖5是本專利技術基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的第四種改進結構示意圖。圖6是本專利技術基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的加工工藝流程圖。圖中：1支撐結構，11支座，12底座，2光纖，3反射端面，31平板結構，32反射膜，4環形溝槽，5配重塊，6膠，7調整塊。具體實施方式下面結合附圖對專利技術具體實施方式做進一步詳細描述。具體實施例一本實施例為基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的實施例。本實施例的基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器，結構示意圖如圖1所示。該傳感器包括一個支撐結構1，一根從支撐結構1側面中部插入的光纖2，設置在支撐結構1頂部的反射端面3；所述光纖2的研拋端面為45°，光纖2在支撐結構1內部的部分能夠相對于反射端面3振動，所述的反射端面3為相對于支撐結構1靜止的剛性平板結構，反射端面3下表面鍍有反射膜；光纖2的光線出射端面與反射端面3構成法珀腔。具體實施例二本實施例為基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的實施例。本實施例的基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器，結構示意圖如圖2所示。本實施例的本征型光纖法珀加速度傳感器，在具體實施例一的基礎上，進一步限定在光纖2的橫截面上，還設置有環形溝槽4。這種結構設計，使光纖2對振動更加敏感，制成的加速度傳感器的靈敏度能夠提高一倍。具體實施例三本實施例為基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的實施例。本實施例的基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器，結構示意圖如圖3所示。本實施例的本征型光纖法珀加速度傳感器，在具體實施例一的基礎上，進一步限定在光纖2的橫截面上，還設置有配重塊5。這種結構設計，使光纖2對振動更加敏感，制成的加速度傳感器的靈敏度能夠提高一倍。具體實施例四本實施例為基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的實施例。本實施例的基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器，結構示意圖如圖4所示。本實施例的本征型光纖法珀加速度傳感器，在具體實施例一的基礎上，進一步限定在光纖2的橫截面上，還設置有環形溝本文檔來自技高網...
【技術保護點】
基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器，其特征在于，包括一個支撐結構(1)，一根從支撐結構(1)側面中部插入的光纖(2)，設置在支撐結構(1)頂部的反射端面(3)；所述光纖(2)的研拋端面為45°，光纖(2)在支撐結構(1)內部的部分能夠相對于反射端面(3)振動，所述的反射端面(3)為相對于支撐結構(1)靜止的剛性平板結構，反射端面(3)下表面鍍有反射膜；光纖(2)的光線出射端面與反射端面(3)構成法珀腔。
【技術特征摘要】
1.基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器，其特征在于，包括一個支撐結構(1)，一根從支撐結構(1)側面中部插入的光纖(2)，設置在支撐結構(1)頂部的反射端面(3)；所述光纖(2)的研拋端面為45°，光纖(2)在支撐結構(1)內部的部分能夠相對于反射端面(3)振動，所述的反射端面(3)為相對于支撐結構(1)靜止的剛性平板結構，反射端面(3)下表面鍍有反射膜；光纖(2)的光線出射端面與反射端面(3)構成法珀腔。2.根據權利要求1所述的基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器，其特征在于，在光纖(2)的橫截面上，還設置有環形溝槽(4)或/和配重塊(5)。3.根據權利要求2所述的基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器，其特征在于，所述配重塊(5)的外表面還設置有調整塊(7)，所述調整塊(7)與配重塊(5)螺紋連接，調整塊(7)能夠沿光纖(2)所在方向運動。4.基于45°光纖的本征型光纖法珀加速度傳感器的加工方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟a、加工設置有光纖插口的支撐結構(1)；步驟b、加工下表面鍍有反射膜的反射端面(3)；所述的步驟a...
【專利技術屬性】
技術研發人員：金鵬，劉彬，撖琳，林杰，王興，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23
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