电，光路系统用于产生检测光束115，感振阵列用于接收检测光束115并形成反射光束116，采集单元140用于采集反射光束116的位置信息从而生成偏移信号；处理单元用于接收偏移信号，从而根据反射光束116的位置信息解析出所述振动状态。
[0034]本实施例中，感振阵列包括基座120和设置在基座120上的用于感应振动状态的感振片130，其中，基座120上构造有凸台121，任意相邻的凸台121间构造成凹槽122，多个感振片130阵列在基座120上，其中上述多个感振片130能够根据实际检测要求全部一端固定在凸台121上或全部两端固定在凸台上或部分一端固定在凸台121上部分两端固定在凸台上，而本实施例中上述多个感振片130与凸台121间的连接方式采用部分一端固定在凸台121上部分两端固定在凸台上的方式，从而能够较佳地检测振动幅度和振动方向。
[0035]感振片130反射检测光束115从而形成反射光束116，感振片130采用微纳尺度材料构成，感振片130构造成长度为微米级别的棒状材料，单个感振片130的长度构造成20um，单个感振片130的长径比构造成10:1。
[0036]另外，光路系统包括光源111和反射镜114，光源111能够根据实际检测要求用于提供能量稳定的点光源、线光源或面光源，本实施例中光源111用于提供线光源；反射镜114用于反射光源111从而形成检测光束115。
[0037]本实施例中，采集单元140采用光电式位移传感器，而光电位移传感器能够根据实际检测环境，选取对紫外光、可见光或红外光等敏感的光电式位移传感器，从而有效降低外界光线对采集单元140造成的干扰，本实施例中的光电位移传感器选取对紫外光敏感的光电式位移传感器，而光源111提供的光波段能够依据光电位移传感器所敏感的光波段而进行调整，本实施中，光源111用于提供波长在紫外波段的单色光。
[0038]本实施例中，当外界的振动传递到感振阵列时，上述多个感振片130由于惯性作用而产生不同程度的弯曲，又由于感振片130均是由微纳尺度材料构成，而微纳尺度材料构成的共振频率远高于外界振动信号频率，因此上述多个感振片130的自由端(一端固定在凸台121上)或轴向中心点(两端固定在凸台上)产生的弯曲与振动加速度成正比。特别地，由于微纳尺度材料振动时弯曲形变大曲率半径小，以及微纳尺度材料光滑的特点，从而使得，上述多个感振片130能够较为灵敏地感受外界振动，并能够较佳地将检测光束115反射至采集单元140处，采集单元140能够采集偏移信号并发送给处理单元，处理单元能够对偏移信号进行滤波、放大、降噪等处理后解析出极为微弱的外界振动状态。
[0039]本实施例中的一种振动传感器，其能够较为敏感地测量出亚微米级别幅度的振动，即可以探测出大于等于10 8G量级(109m/s2的振动加速度)的振动，从而满足了高灵敏度、高精度的振动状态测量需求。
[0040]实施例2
[0041]本实施例中提供了一种振动传感器，其与实施例1的不同之处在于:光源111和反射镜114间依次设有透镜112、光栅113以及滤光片，单个感振片130构造成长度为纳米级别的片状材料，单个感振片130的长度能够根据具体检测要求构造成不低于20nm的任意长度，单个感振片130的长宽比能够根据具体检测要求构造成不低于10:1任何一个比值，应当理解的是，单个感振片130的长度和长宽比在上述范围内时，其长度越大、长宽比越小则测量的精度越小，而当单个感振片130的长度超出上述范围时，单个感振片130的制造难度和装配难度将大大提升，而且无法带来明显的检测精度上的提升，而当单个感振片130的长宽比(长径比)超出上述范围时，将会造成明显的测量精度的降低，故上述范围仅仅是提供了本发明的一种优选范围，而不应当理解为对本发明进行了任何限定；本实施例中，选取单个感振片130的长宽比为20:1，单个感振片130的长度为20nm。
[0042]以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种振动传感器，其包括: 光路系统，其用于产生检测光束(115)； 感振阵列，其包括基座(120)和设置在基座(120)上的用于感应振动状态的感振片(130)，其中感振片(130)构造成用于接收检测光束(115)并形成反射光束(116); 采集单元(140)，其用于采集反射光束(116)的位置信息从而生成偏移信号；以及 处理单元，其用于接收偏移信号，从而根据反射光束(116)的位置信息解析出所述振动状态。2.根据权利要求1中所述的一种振动传感器，其特征在于:感振片(130)采用微纳尺度材料构成。3.根据权利要求1或2中所述的一种振动传感器，其特征在于:感振片(130)构造成长度为微米或纳米级别的棒状或片状。4.根据权利要求3中所述的一种振动传感器，其特征在于:感振片(130)的长度不低于20nm，感振片(130)的长径比或长宽比构造成不低于10:1。5.根据权利要求1中所述的一种振动传感器，其特征在于:基座(120)上构造有凸台(121)，任意相邻的凸台(121)间构造成凹槽(122)，感振片(130)构造成一端或两端固定设置在凸台(121)上并部分悬空于凹槽(122)上方。6.根据权利要求5中所述的一种振动传感器，其特征在于:光路系统包括光源(111)和反射镜(114)，光源(111)用于提供能量稳定的点光源、线光源或面光源，反射镜(114)用于反射光源(111)从而形成检测光束(115)。7.根据权利要求6中所述的一种振动传感器，其特征在于:光源(111)和反射镜(114)间设有光栅(113)。8.根据权利要求7中所述的一种振动传感器，其特征在于:光源(111)和光栅(113)间设有透镜(112)。9.根据权利要求1中所述的一种振动传感器，其特征在于:采集单元(140)采用光电式位移传感器。10.根据权利要求1中所述的一种振动传感器，其特征在于:检测光束(115)为波长是紫外波到红外光波段中的单色光或复色光。
【专利摘要】本发明涉及振动测量技术领域，公开了一种基于微纳尺度材料光机电系统的超高灵敏度振动传感器。其包括：光路系统，其用于产生检测光束；感振阵列，其包括基座和设置在基座上的用于感应振动状态的感振片，其中感振片构造成用于接收检测光束并形成反射光束；采集单元，其用于采集反射光束的位置信息从而生成偏移信号；以及处理单元，其用于接收偏移信号，从而根据反射光束的位置信息解析出所述振动状态。本发明能够较为敏感地测量出亚微米级别幅度的振动，即能够较佳地探测出大于等于10-8G量级(或10-9m/s2)的加速度，从而能够较佳地满足高灵敏度、高精度的振动信号测量需求。
【IPC分类】G01H9/00
【公开号】CN105203199
【申请号】CN201510388610
【发明人】庄重
【申请人】庄重
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年6月30日