光纤振动传感器的制作方法

本发明涉及传感器，具体而言，涉及一种光纤振动传感器。

背景技术：

1、常用的压电型振动传感器不适用于强电环境振动测量主要有两个原因：一是，在强电环境下电子类的振动传感器会受到明显的电磁干扰，无法准确测量振动信号；二是，传感器的导线作为导电通道，存在将强电引到控制柜及供电系统的巨大隐患。

2、目前许多研究开始将其应用于对振动信号的传感，研制光纤法珀振动传感器。通常，光纤法珀振动传感器在光纤端面引入探头式的法布里-珀罗腔，振动传感方向与光纤方向同轴，信号输出方式为顶端输出。但是，这种顶端输出型的光纤法珀传感器的光纤尾纤垂直于被测物体表面，不仅占用较大空间，而且非常容易发生误碰而折断；此外，由于尾纤无法有效弯折固定，会跟随被测物体振动而发生大幅舞动，对光纤中输出的激光信号产生干扰。在实际工程应用中，这种顶端输出型的光纤法珀传感器存在诸多弊端。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种光纤振动传感器，以解决现有技术中顶端输出型的光纤法珀传感器的实用性较差的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光纤振动传感器，包括：基座，具有凹槽，上述凹槽自上述基座的第一表面延伸至上述基座中，且上述凹槽具有侧面和底面；振动元件，位于上述基座具有上述第一表面的一侧，且上述振动元件在上述底面上具有第一垂直投影；单模光纤，自基座外贯穿侧面至凹槽中，单模光纤中位于凹槽中的部分具有第一端和靠近振动元件一侧的出光面，上述第一端的端面为全反射面，且上述出光面和上述全反射面的夹角为锐角，上述出光面在上述底面上具有第二垂直投影，上述第一垂直投影与上述第二垂直投影至少部分重叠，以使上述振动元件靠近上述单模光纤的一侧表面和上述出光面形成法布里珀罗干涉腔。

3、进一步地，上述第一垂直投影位于部分上述底面中。

4、进一步地，上述第一垂直投影的面积大于上述第二垂直投影的面积。

5、进一步地，上述锐角大于43°。

6、进一步地，上述振动元件包括支撑部件、悬臂梁和质量块，上述支撑部件与上述第一表面接触设置，上述质量块位于上述凹槽远离上述光纤的一侧，上述悬臂梁连接上述支撑部件和上述质量块，上述质量块在上述底面上具有上述第一垂直投影。

7、进一步地，上述振动元件的材料为soi，上述基座的材料为氧化铝陶瓷。

8、进一步地，上述质量块靠近上述单模光纤的一侧表面为第二表面，上述光纤振动传感器还包括：反射膜，位于上述第二表面上。

9、进一步地，上述反射膜的厚度为100～200nm。

10、进一步地，上述第二表面和上述出光面平行。

11、根据本发明的另一方面，还提供了一种传感测试系统，包括：半导体激光器；光纤环形器，具有输入端，输入端与半导体激光器耦合连接；如上述的光纤振动传感器，与光纤环形器耦合连接；探测器件，与光纤环形器的输出端耦合连接。

12、应用本发明的技术方案，提供一种光纤振动传感器。其中，由于基座具有第一表面的一侧具有振动元件，基座中具有自第一表面延伸至基座中的凹槽，凹槽中设置有单模光纤，上述振动元件在凹槽的底面上具有第一垂直投影，上述单模光纤在凹槽的底面上具有第二垂直投影，且第一垂直投影和第二垂直投影至少部分重叠，从而光纤具有靠近振动元件的一侧表面，可以认为光纤的具有靠近振动元件的一侧表面即为光纤的出光面，可以认为振动元件具有靠近光纤的一侧表面为振动元件的反射面，即上述光纤的出光面和上述振动元件的反射面即可形成法布里珀罗干涉腔，且由于从光纤入射的光的传输方向平行于光纤的延伸方向，从而为了使得从光纤入射的光可以从光纤的出光面(即靠近振动元件的一侧表面)出射，可以在光纤的第一端的端面设置有全反射面，且该全反射面和出光面之间的夹角可以为锐角，从而使得入射至该全反射面的激光可以发生全反射，并从上述出光面出射，进而使得激光可以在出光面和振动元件靠近光纤的一侧表面进行多次反射，并在多次反射时形成多束干涉。进一步地，由上可知，本申请的光纤振动传感器的光纤尾纤(即单模光纤与第一端相对的第二端)的延伸方向与光纤振动传感器的振动方向相互垂直，从而本申请可以有效减小光纤振动传感器在感应轴线上的尺寸，且由于光纤自凹槽的侧面延伸至基座外，从而基座起到了固定和保护光纤的尾纤的作用，进一步提高了光纤振动传感器在工程应用中的实用性。

技术特征：

1.一种光纤振动传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光纤振动传感器，其特征在于，所述第一垂直投影位于部分所述底面中。

3.根据权利要求1所述的光纤振动传感器，其特征在于，所述第一垂直投影的面积大于所述第二垂直投影的面积。

4.根据权利要求1所述的光纤振动传感器，其特征在于，所述锐角大于43°。

5.根据权利要求1所述的光纤振动传感器，其特征在于，所述振动元件包括支撑部件、悬臂梁和质量块，所述支撑部件与所述第一表面接触设置，所述质量块位于所述凹槽远离所述光纤的一侧，所述悬臂梁连接所述支撑部件和所述质量块，所述质量块在所述底面上具有所述第一垂直投影。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光纤振动传感器，其特征在于，所述振动元件的材料为soi，所述基座的材料为氧化铝陶瓷。

7.根据权利要求5所述的光纤振动传感器，其特征在于，所述质量块靠近所述单模光纤的一侧表面为第二表面，所述光纤振动传感器还包括：

8.根据权利要求7所述的光纤振动传感器，其特征在于，所述反射膜的厚度为100～200nm。

9.根据权利要求7所述的光纤振动传感器，其特征在于，所述第二表面和所述出光面平行。

10.一种传感测试系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了一种光纤振动传感器，包括：基座，具有凹槽，凹槽自基座的第一表面延伸至基座中，且凹槽具有侧面和底面；振动元件，位于基座具有第一表面的一侧，且振动元件在底面上具有第一垂直投影；单模光纤，自基座外贯穿侧面至所述凹槽中，单模光纤中位于凹槽中的部分具有第一端和靠近振动元件一侧的出光面，第一端的端面为全反射面，且出光面和全反射面的夹角为锐角，出光面在底面上具有第二垂直投影，第一垂直投影与第二垂直投影至少部分重叠，以使振动元件靠近单模光纤的一侧表面和出光面形成法布里珀罗干涉腔。通过本申请，提高了光纤振动传感器在工程应用中的实用性。

技术研发人员：崔春强
受保护的技术使用者：长沙华驰微电子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21