[发明专利]一种光纤加速度传感器探头及加速度传感器系统

权利要求书

1.一种光纤加速度传感器探头，其特征在于，包括：加速度检测结构、至少一 片背极板、加速度传感器框架以及至少一个光纤传感头，

所述加速度检测结构位于加速度传感器探头的中心位置，其构成包括：检测质 量块、位于检测质量块周围的弹性部件和支撑部件，所述检测质量块位于整个加速 度检测结构的中心位置，所述弹性部件两端分别与所述检测质量块及所述支撑部件 连接，所述弹性部件为弹簧、连续的膜、带孔的膜或多个弹性梁，且围绕所述检测 质量块呈中心对称分布，所述支撑部件用于支撑所述加速度检测结构并将其固定于 所述加速度传感器框架上；

所述检测质量块与所述背极板上下平行，其间形成空气隙，并且在与所述背极 板相对一侧的检测质量块的表面上制作有反光膜区域，该反光膜区域位于检测质量 块的中心位置或者覆盖整个检测质量块的表面；

所述背极板为边界固定在所述加速度传感器框架上的刚性较大的板，所述背极 板上制作有特定大小和分布的阻尼孔以调节阻尼，所述背极板其中一面上制作有限 位凸触以防止过载和粘附，另外，所述背极板的中心还制作有透光孔以透过入射及 反射的激光；所述背极板与加速度传感器框架之间形成声学腔，该声学腔为一个空 腔或者二个连通或不连通的空腔，用于形成流动气体回路，改善系统频率响应；所 述检测质量块上的反光膜区域与背极板上的透光孔正对，且反光膜区域的尺寸大于 透光孔尺寸；

所述光纤传感头包括梯度透镜和尾纤，所述尾纤安装在梯度透镜的尾部，所述 梯度透镜安装在所述加速度传感器框架上，或者安装在另外增加的斐索干涉腔支架 上，安装时使所述梯度透镜的出射端面与背极板上的透光孔以及检测质量块上的反 光膜区域正对，且保证出射端面与反光膜区域平行，通过该反光膜区域将通过所述 梯度透镜入射的激光反射回去，从而对入射光的相位进行调制，所述梯度透镜出射 端面和所述反光膜区域之间构成一个柱形斐索干涉腔。

2.如权利要求1所述的光纤加速度传感器探头，其特征在于，

所述背极板具有两片，且两片背极板相对于所述检测质量块上下对称设置，两 片背极板的结构相同，其上制作有阻尼孔、限位凸触以及透光孔，两片背极板分别 与所述加速度传感器框架之间形成上下两个声学腔，与所述检测质量块之间形成上 下两个空气隙，由此形成背极板-阻尼孔-声学腔结构以调节系统的阻尼和Q值；

所述检测质量块的上下表面上均设有反光膜区域，并相对于检测质量块呈镜像 对称分布；

所述光纤传感头具有两个，且结构完全相同，并相对称地关于检测质量块设置 在所述加速度传感器框架上，或者设置在另外增加的斐索干涉腔支架上，并使所述 梯度透镜的出射端面与背极板上的透光孔以及检测质量块上的反光膜区域正对，且 保证平行，上下两个光纤传感头的梯度透镜出射端面与相应反光膜区域之间形成的 上下两个斐索干涉腔的长度完全相同。

3.如权利要求1所述的光纤加速度传感器探头，其特征在于，

所述加速度检测结构还包括驱动电极，设置在所述检测质量块的一个或者上下 两个表面的反光膜区域外围，若在检测质量块的上下表面均有设置时，则两个驱动 电极相对于所述检测质量块呈镜像对称分布，

所述背极板具有两片，在所述背极板的与检测质量块相对的表面上也制作有驱 动电极，与所述检测质量块上的驱动电极尽量正对以构成驱动电极对，为检测质量 块提供静电力，用于调节质量块的位置、引入力学反馈以及当过载粘附时提供一个 反方向的电力实现过载恢复，

所述光纤传感头具有一个或者两个，设置在所述加速度传感器框架上，或者设 置在另外增加的斐索干涉腔支架上，并使所述梯度透镜的出射端面与背极板上的透 光孔以及检测质量块上的反光膜区域正对，且保证出射端面与反光膜区域平行；当 设置有两个光纤传感头时，相对称地关于检测质量块进行设置，且上下两个光纤传 感头的梯度透镜出射端面与所述反光膜区域之间形成的上下两个斐索干涉腔的长度 完全相同。

4.如权利要求1～3中任意一项所述的光纤加速度传感器探头，其特征在于， 设置在检测质量块上的反光膜区域为圆形、方形或其他任意形状，其材料采用包括 铝膜和金膜在内的任意反光薄膜。