本发明专利技术基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感及加工方法属于加速度传感器技术领域；该传感器包括一个支撑结构，一根从支撑结构侧面中部插入的光纤，设置在支撑结构顶部的反射端面；所述光纤的研抛端面为45°，光纤在支撑结构内部的部分能够相对于反射端面振动，所述的反射端面为相对于支撑结构静止的刚性平板结构，反射端面下表面镀有反射膜；光纤的光线出射端面与反射端面构成法珀腔；该方法首先加工支撑结构和反射端面，再将支撑结构和反射端面键合在一起，然后插入光纤并调整角度，最后密封缝隙；本发明专利技术不仅能够减小光纤法珀加速度传感器的尺寸，使其能够贴合于被测物表面使用，而且加工简单，成本低，并且具有很高的一致性和可替换性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器及加工方法属于加速度传感器
技术介绍
在航空航天、军工船舶、生物医学和建筑等领域，都需要测量加速度，测量加速度离不开加速度传感器。光纤加速度传感器作为一种新兴的加速度传感器，得到了快速发展。现阶段，常见的光纤加速度传感器包括基于环形腔干涉仪的光纤加速度计、基于迈克尔逊干涉仪的光纤加速度计、基于马赫-曾德尔干涉仪的光纤加速度计、基于布拉格光栅光纤的光纤加速度计等。这些传感器共同特点都是将光纤缠绕在配重块上用作加速度敏感元件，当配重块在加速度作用下振动时，引起光纤的长度和折射率变化，从而导致输出光信号发生变化，通过检测输出光信号的变化就能够计算加速度。以上光纤加速度传感器尺寸较大，灵敏度易受温度影响，测量精度较低。光纤法珀加速度传感器因为能够解决上述问题因而得到迅速发展。光纤法珀加速度传感器在加速度作用下引起法珀腔的腔长变化，从而导致法珀腔的反射率发生变化。基于该原理，通过测量法珀腔的反射率变化，就能够得到加速度大小。现阶段，光纤法珀加速度传感器主要是共轴型，共轴型加速度传感器结构简单，加工方便，制作成本低，但是共轴型光纤法珀加速度传感器尺寸较长，无法贴合于被测物表面使用，而且共轴型光纤法珀加速度传感器的腔长不好控制，使得其稳定性较差。现阶段，光纤法珀加速度传感器主要是非本征型。非本征型光纤法珀加速度传感器通常由光纤端面和配重块组成法珀腔，配重块在加速度作用下发生振动，引起法珀腔的腔长变化，从而导致法珀腔的反射率变化。通过测量法珀腔的反射率变化，就能够得到加速度大小。非本征型加速度传感器测量精度高，但是其中的配重块制作工艺复杂，而且以目前的工艺水平，配重块加工结果很难保证其工作状态的一致性，因此限制了其广泛应用。为了解决以上问题，需要发展垂直型本征型光纤法珀加速度传感器，不仅能够使加速度传感器贴合于被测物表面使用，而且工艺简单，制作成本低，稳定性好，一致性和可替换性高。然而，还没有查阅到垂直型本征型光纤法珀加速度传感器的相关信息。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术公开了一种基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器，并公开了传感器的加工方法。该加速度传感器不仅能够减小光纤法珀加速度传感器的尺寸，使其能够贴合于被测物表面使用，而且加工简单，成本低，并且具有很高的一致性和可替换性。本专利技术的目的是这样实现的：基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器，包括一个支撑结构，一根从支撑结构侧面中部插入的光纤，设置在支撑结构顶部的反射端面；所述光纤的研抛端面为45°，光纤在支撑结构内部的部分能够相对于反射端面振动，所述的反射端面为相对于支撑结构静止的刚性平板结构，反射端面下表面镀有反射膜；光纤的光线出射端面与反射端面构成法珀腔。上述基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器，在光纤的横截面上，还设置有环形沟槽或/和配重块。所述配重块的外表面还设置有调整块，所述调整块与配重块螺纹连接，调整块能够沿光纤所在方向运动。基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的加工方法，包括以下步骤：步骤a、加工设置有光纤插口的支撑结构；步骤b、加工下表面镀有反射膜的反射端面；所述的步骤a和步骤b同步进行或按任意先后顺序进行；步骤c、将支撑结构的顶端与反射端面镀有反射膜的面键合在一起；步骤d、将光纤从光纤插口插入，调整光纤的研抛端面与支撑结构的底面构成45°；步骤e、用胶将支撑结构上的光纤插口与光纤的缝隙密封。上述基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的加工方法，所述步骤a包括以下步骤：步骤a1、加工侧壁带有圆孔的支座，所述圆孔作为支撑结构的光纤插口，其直径与光纤直径间隙配合；步骤a2、加工能够与支座配合的底座；所述的步骤a1和步骤a2同步进行或按任意先后顺序进行；步骤a3、按照支座在上，底座在下的顺序将支座与底座键合，得到支撑结构。上述基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的加工方法，所述步骤b包括以下步骤：步骤b1、加工刚性的平板结构；步骤b2、在平板结构的下表面镀有反射膜，镀膜区域的直径与支座内壁的直径相同。有益效果：第一、由于研抛端面为45°的光纤从硅支撑结构侧面插入，使光纤与法珀腔形成垂直结构，有效减少腔长，进而减少光纤法珀加速度传感器的尺寸，并使其能够贴合于被测物表面使用；第二、以悬空的光纤作为加速度感应元件，与传统的光纤法珀加速度传感器以专门加工的镀有反射膜的可变形配重块作为加速度感应元件相比，具有加工简单，成本低的优点；第三、以光纤本身作为加速度感应装置，突破了传统的加速度结构设计思路，由于光纤能够做到大批量标准化生产且光纤的插入深度能够精确调整，所以得到的光纤悬臂梁的长度和质量能够保持高度一致，从而提高光纤法珀加速度传感器的一致性和可替换性。附图说明图1是本专利技术基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的基本结构示意图。图2是本专利技术基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的第一种改进结构示意图。图3是本专利技术基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的第二种改进结构示意图。图4是本专利技术基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的第三种改进结构示意图。图5是本专利技术基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的第四种改进结构示意图。图6是本专利技术基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的加工工艺流程图。图中：1支撑结构，11支座，12底座，2光纤，3反射端面，31平板结构，32反射膜，4环形沟槽，5配重块，6胶，7调整块。具体实施方式下面结合附图对专利技术具体实施方式做进一步详细描述。具体实施例一本实施例为基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的实施例。本实施例的基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器，结构示意图如图1所示。该传感器包括一个支撑结构1，一根从支撑结构1侧面中部插入的光纤2，设置在支撑结构1顶部的反射端面3；所述光纤2的研抛端面为45°，光纤2在支撑结构1内部的部分能够相对于反射端面3振动，所述的反射端面3为相对于支撑结构1静止的刚性平板结构，反射端面3下表面镀有反射膜；光纤2的光线出射端面与反射端面3构成法珀腔。具体实施例二本实施例为基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的实施例。本实施例的基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器，结构示意图如图2所示。本实施例的本征型光纤法珀加速度传感器，在具体实施例一的基础上，进一步限定在光纤2的横截面上，还设置有环形沟槽4。这种结构设计，使光纤2对振动更加敏感，制成的加速度传感器的灵敏度能够提高一倍。具体实施例三本实施例为基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的实施例。本实施例的基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器，结构示意图如图3所示。本实施例的本征型光纤法珀加速度传感器，在具体实施例一的基础上，进一步限定在光纤2的横截面上，还设置有配重块5。这种结构设计，使光纤2对振动更加敏感，制成的加速度传感器的灵敏度能够提高一倍。具体实施例四本实施例为基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的实施例。本实施例的基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器，结构示意图如图4所示。本实施例的本征型光纤法珀加速度传感器，在具体实施例一的基础上，进一步限定在光纤2的横截面上，还设置有环形沟本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器，其特征在于，包括一个支撑结构(1)，一根从支撑结构(1)侧面中部插入的光纤(2)，设置在支撑结构(1)顶部的反射端面(3)；所述光纤(2)的研抛端面为45°，光纤(2)在支撑结构(1)内部的部分能够相对于反射端面(3)振动，所述的反射端面(3)为相对于支撑结构(1)静止的刚性平板结构，反射端面(3)下表面镀有反射膜；光纤(2)的光线出射端面与反射端面(3)构成法珀腔。
【技术特征摘要】
1.基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器，其特征在于，包括一个支撑结构(1)，一根从支撑结构(1)侧面中部插入的光纤(2)，设置在支撑结构(1)顶部的反射端面(3)；所述光纤(2)的研抛端面为45°，光纤(2)在支撑结构(1)内部的部分能够相对于反射端面(3)振动，所述的反射端面(3)为相对于支撑结构(1)静止的刚性平板结构，反射端面(3)下表面镀有反射膜；光纤(2)的光线出射端面与反射端面(3)构成法珀腔。2.根据权利要求1所述的基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器，其特征在于，在光纤(2)的横截面上，还设置有环形沟槽(4)或/和配重块(5)。3.根据权利要求2所述的基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器，其特征在于，所述配重块(5)的外表面还设置有调整块(7)，所述调整块(7)与配重块(5)螺纹连接，调整块(7)能够沿光纤(2)所在方向运动。4.基于45°光纤的本征型光纤法珀加速度传感器的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、加工设置有光纤插口的支撑结构(1)；步骤b、加工下表面镀有反射膜的反射端面(3)；所述的步骤a...
【专利技术属性】
技术研发人员：金鹏，刘彬，撖琳，林杰，王兴，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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