感知“利”器｜高精度波长形加速度传感器及其制备方法
2017-08-07 23:48:43 来源：微迷 评论：0 点击：
本发明《高精度波长形加速度传感器及其制备方法》提供了一种高精度、小型化、高可靠性、可广泛应用于各个领域的高精度波长形加速度传感器及其制备方法。
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加速度传感器是一种重要的惯性传感器，是用来将加速度这一物理信号转变成便于测量的电学或光学信号的测试器件。加速度传感器种类繁多，按信号检测方式分类，可分为电学检测加速度传感器和光学检测加速度传感器。
电学检测加速度传感器采用机电方法测量质量块的惯性力或位移，光学检测加速度传感器则采用光学信号测量质量块的惯性力或位移，与前者相比，不但具有抗电磁干扰无与伦比的独特优点，而且体小质轻，动态范围宽，精度高，能在高温、高湿等恶劣环境下工作。光学检测加速度传感器为了提高传输距离和抗电磁干扰能力，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，技术也相对成熟。光强调制型又可分为透射式、反射式和偏振式三种；相位调制型又可分为F-P型、Michelson型和Mach-Zender干涉型。
20世纪20年代初第一个商业化的加速度传感器面世以来，基于压电和压阻效应不同性能的加速度传感器也相继出现。然而传统中高性能的加速度传感器价格昂贵，使其应用只限制于军事和航空航天等领域。为了解决这些问题，20世纪60年代，许多研究者开展了利用半导体加工方法制造集成传感器的研究。1979年，美国Stanford大学的Rolyance和Angell等人首次报道了在硅片上基于MEMS体硅微机械技术制造的加速度传感器，标志着加速度传感器的发展进入了新时代。采用MEMS技术制造的加速度传感器具有体积小，重量轻，成本低，功耗低，易集成和批量化生产等优点，为加速度传感器在汽车电子、消费电子等领域的应用铺平了道路。
基于光纤光栅技术的光学加速度传感器os7100
进入21世纪，随着光通信技术的发展以及光器件成本的大幅度下降，光纤为光检测技术和MEMS技术提供了很好的结合方式。由于光纤具有耐腐蚀、抗电磁干扰、长距离传输、易于组网等优点，因而利用光纤将光束通过各种路径导入到被测敏感结构上，很适合复杂结构空间和环境条件下的加速度传感。因此国内外越来越关注适合于MEMS敏感结构的加速度光学检测技术并开展了研究。与传统光学检测应用不同，适合于MEMS敏感结构的加速度光学检测要求检测光路本身必须微型化，可与MEMS敏感结构集成制造并实现微型封装。传统光学加速度传感器采用传统机械工艺制作振动敏感质量块，体积较大。光学检测技术与MEMS技术相结合的光学MEMS加速度传感器，不但具有传统光学加速度传感器高灵敏度、高频响、高分辨率的特点，而且还使传统光学加速度传感器的体积缩小，重量减轻，便于批量生产。
【推荐发明专利】
《高精度波长形加速度传感器及其制备方法》
【发明内容】
本发明提供了一种高精度、小型化、高可靠性、可广泛应用于各个领域的高精度波长形加速度传感器及其制备方法，具体方案及优势包括：
高精度波长形加速度传感器的结构示意图
1）将加速度敏感单元（梁-惯性质量块系统）与检测单元（闪耀光栅）集成批量化制造，具有体积小、结构简单、成本低、封装简单等特点；
2）利用具有精细光学谱线的闪耀光栅实现对加速度敏感单元（梁-惯性质量块系统）角度扭转的高分辨率波长检测。属于光波长调制原理，无源，电磁免疫，测量精度不受光纤弯折和光源功率波动的影响；
3）加速度传感器封装后的探头为全光器件，输出光信号可通过光纤长距离传输，加速度传感器可在高温、高压、高湿或电源受限等恶劣环境下正常工作；
4）采用MEMS技术制作，有利于器件的批量化生产，降低器件成本。
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