一种基于光声的拉力传感器的制作方法

本发明涉及传感器技术领域，具体为一种基于光声的拉力传感器。

背景技术：

拉力传感器又叫电阻应变式传感器，隶属于称重传感器系列，是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置，它使用两个拉力传递部分传力，在其结构中含有力敏器件和两个拉力传递部分，在力敏器件中含有压电片、压电片垫片，后者含有基板部分和边缘传力部分。

现有技术中，拉力传感器在进行检测时，检测灵敏度较低，对微量力的变化难以精确测量。因此需要对现有技术进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于光声的拉力传感器，解决了拉力传感器在进行检测时，检测灵敏度较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于光声的拉力传感器，包括容器壁、光声共振腔、第一激光器、超声探测器、声波传感器敏感膜片、金属膜反射透镜和第二激光器，所述容器壁的下端内侧固定安装有第一激光器，所述容器壁的左端内侧固定安装有超声探测器，所述声波传感器敏感膜片固定安装在第一激光器上，所述金属膜反射透镜位于容器壁内远离第一激光器的一侧。

优选的，所述第一激光器紧贴在容器壁的左端内壁。

优选的，所述超声探测器位于第一激光器的上方。

优选的，所述声波传感器敏感膜片的上端固定在容器壁上。

优选的，所述金属膜反射透镜与声波传感器敏感膜片共同构成光声共振腔。

优选的，所述容器壁上固定安装有第二激光器。

优选的，所述第二激光器位于第一激光器的上端。

优选的，所述第一激光器的激发光波长与光声共振腔腔长匹配。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过外界微小拉力变化使得声波传感器敏感膜片发生变化，来改变其在激发光作用下产生的超声波，外界微小拉力变化与超声波频率密切相关，故可以实现对外界微小拉力的测量。该装置可以测量到及其微小的拉力变化，反应非常敏感，灵敏度极高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构示意图二。

图中：1、容器壁；2、光声共振腔；3、第一激光器；4、超声探测器；5、声波传感器敏感膜片；6、金属膜反射透镜；7、第二激光器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，一种基于光声的拉力传感器，包括容器壁1、光声共振腔2、第一激光器3、超声探测器4、声波传感器敏感膜片5、金属膜反射透镜6和第二激光器7，容器壁1的下端内侧固定安装有第一激光器3，容器壁1的左端内侧固定安装有超声探测器4，声波传感器敏感膜片5固定安装在第一激光器3上，金属膜反射透镜6位于容器壁1内远离第一激光器3的一侧，第一激光器3紧贴在容器壁1的左端内壁，超声探测器4位于第一激光器3的上方，声波传感器敏感膜片5的上端固定在容器壁1上，金属膜反射透镜6与声波传感器敏感膜片5共同构成光声共振腔2。

具体的，第一激光器3发出的激光照射在金属膜反射透镜6上反射，反射光与入射光在光声共振腔2中产生共振，作用在声波传感器敏感膜片5上，由于光声效应产生震动，生成超声波，通过超声探测器4实现对超声波的探测。当外界的微小拉力作用在声波传感器敏感膜片5上时，膜片产生微小拉伸，其在激发光作用下由于光声效应震动所产生的超声波频率将发生变化，且该变化与拉力大小密切相关。因此可以通过对超声波的探测实现对外界微小拉力的测量。

实施例2

请参阅图1，一种基于光声的拉力传感器，包括容器壁1、光声共振腔2、第一激光器3、超声探测器4、声波传感器敏感膜片5、金属膜反射透镜6和第二激光器7，容器壁1的下端内侧固定安装有第一激光器3，容器壁1的左端内侧固定安装有超声探测器4，声波传感器敏感膜片5固定安装在第一激光器3上，金属膜反射透镜6位于容器壁1内远离第一激光器3的一侧，第一激光器3紧贴在容器壁1的左端内壁，超声探测器4位于第一激光器3的上方，声波传感器敏感膜片5的上端固定在容器壁1上，金属膜反射透镜6与声波传感器敏感膜片5共同构成光声共振腔2。

具体的，第一激光器3发出的激光照射在金属膜反射透镜6上反射，反射光与入射光在光声共振腔2中产生共振，作用在声波传感器敏感膜片5上，由于光声效应产生震动，生成超声波，通过超声探测器4实现对超声波的探测。当外界的微小拉力作用在声波传感器敏感膜片5上时，膜片产生微小拉伸，其在激发光作用下由于光声效应震动所产生的超声波频率将发生变化，且该变化与拉力大小密切相关。因此可以通过对超声波的探测实现对外界微小拉力的测量。

特殊的，容器壁1上固定安装有第二激光器7，第二激光器7位于第一激光器3的上端。使用第二激光器7发出激发光与声波传感器敏感膜片5组成f-p腔，通过观察干涉条纹数来判断拉力大小，该方式更加敏感，适用于更加精密的测量情况。

实施例3

请参阅图1，一种基于光声的拉力传感器，包括容器壁1、光声共振腔2、第一激光器3、超声探测器4、声波传感器敏感膜片5、金属膜反射透镜6和第二激光器7，容器壁1的下端内侧固定安装有第一激光器3，容器壁1的左端内侧固定安装有超声探测器4，声波传感器敏感膜片5固定安装在第一激光器3上，金属膜反射透镜6位于容器壁1内远离第一激光器3的一侧，第一激光器3紧贴在容器壁1的左端内壁，超声探测器4位于第一激光器3的上方，声波传感器敏感膜片5的上端固定在容器壁1上，金属膜反射透镜6与声波传感器敏感膜片5共同构成光声共振腔2。

具体的，第一激光器3发出的激光照射在金属膜反射透镜6上反射，反射光与入射光在光声共振腔2中产生共振，作用在声波传感器敏感膜片5上，由于光声效应产生震动，生成超声波，通过超声探测器4实现对超声波的探测。当外界的微小拉力作用在声波传感器敏感膜片5上时，膜片产生微小拉伸，其在激发光作用下由于光声效应震动所产生的超声波频率将发生变化，且该变化与拉力大小密切相关。因此可以通过对超声波的探测实现对外界微小拉力的测量。

特殊的，第一激光器3的激发光波长与光声共振腔2腔长匹配。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种基于光声的拉力传感器，包括容器壁(1)、光声共振腔(2)、第一激光器(3)、超声探测器(4)、声波传感器敏感膜片(5)、金属膜反射透镜(6)和第二激光器(7)，其特征在于：所述容器壁(1)的下端内侧固定安装有第一激光器(3)，所述容器壁(1)的左端内侧固定安装有超声探测器(4)，所述声波传感器敏感膜片(5)固定安装在第一激光器(3)上，所述金属膜反射透镜(6)位于容器壁(1)内远离第一激光器(3)的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种基于光声的拉力传感器，其特征在于：所述第一激光器(3)紧贴在容器壁(1)的左端内壁。

3.根据权利要求2所述的一种基于光声的拉力传感器，其特征在于：所述超声探测器(4)位于第一激光器(3)的上方。

4.根据权利要求3所述的一种基于光声的拉力传感器，其特征在于：所述声波传感器敏感膜片(5)的上端固定在容器壁(1)上。

5.根据权利要求4所述的一种基于光声的拉力传感器，其特征在于：所述金属膜反射透镜(6)与声波传感器敏感膜片(5)共同构成光声共振腔(2)。

6.根据权利要求5所述的一种基于光声的拉力传感器，其特征在于：所述容器壁(1)上固定安装有第二激光器(7)。

7.根据权利要求6所述的一种基于光声的拉力传感器，其特征在于：所述第二激光器(7)位于第一激光器(3)的上端。

8.根据权利要求7所述的一种基于光声的拉力传感器，其特征在于：所述第一激光器(3)的激发光波长与光声共振腔(2)腔长匹配。

技术总结
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种基于光声的拉力传感器，包括容器壁、光声共振腔、第一激光器、超声探测器、声波传感器敏感膜片、金属膜反射透镜和第二激光器，所述容器壁的下端内侧固定安装有第一激光器，所述容器壁的左端内侧固定安装有超声探测器，所述声波传感器敏感膜片固定安装在第一激光器上，所述金属膜反射透镜位于容器壁内远离第一激光器的一侧。本发明通过外界微小拉力变化使得声波传感器敏感膜片发生变化，来改变其在激发光作用下产生的超声波，外界微小拉力变化与超声波频率密切相关，故可以实现对外界微小拉力的测量。该装置可以测量到及其微小的拉力变化，反应非常敏感，灵敏度极高。

技术研发人员：不公告发明人
受保护的技术使用者：吕岩
技术研发日：2020.12.17
技术公布日：2021.05.07