[发明专利]脉冲微位移传感器及其测量位移的方法

摘要

本发明公开了一种脉冲微位移传感器及其测量位移的方法，该传感器包括红外光源、运动光栅、固定光栅、第一红外光电倍增管，第二红外光电倍增管、第一梳状电极、第二梳状电极，上层电容平板、下层电容平板、运动光栅的回形悬臂梁、依据光电信号计算位移的处理模块和向梳状电极和电容平板输送电流的电流驱动模块。本发明依据伍德异常现象中的一种特殊情况，即精确控制两层光栅间隔在1/5的波长量级时，调整光栅的周期、占空比等参数，两层光栅位移时，反射光产生脉冲式变化的现象，比一般的伍德异常光强变化平缓曲线有更高的斜率，能够极大地放大微小位移的信号，从而测量位移。本发明扩大了动态范围，实现小型化，在军事领域有很广泛应用前景。

主权项

一种脉冲微位移传感器，其特征在于：包括光源(1)、分束器(16)、运动光栅(2)、固定光栅(3)、增反层(4)、第一红外光电探测器(5)、第一聚焦透镜组(6)、第二红外光电探测器(7)、第二聚焦透镜组(8)、第一固定底座(9)、第二固定底座(15)、回形悬臂梁(10)、上层电容平板(11)、下层电容平板(12)、信号处理模块(13)和电流驱动模块(14)；所述上层电容平板(11)上刻蚀运动光栅(2)；上层电容平板(11)的一端通过两个回形悬臂梁(10)与第一固定底座(9)相连，另一端通过两个回形悬臂梁(10)与第二固定底座(15)相连；第一固定底座(9)和第二固定底座(15)均固定在增反层(4)上；上层电容平板(11)通过回形悬臂梁(10)、第一固定底座(9)和第二固定底座(15)与增反层(4)电连接；所述下层电容平板(12)上刻蚀固定光栅(3)，下层电容平板(12)固定在增反层(4)上，与增反层(4)绝缘；在上层电容平板(11)的两个长边处对称设有两个第一梳状电极(17)，在每个第一梳状电极(17)的上方各设有与其所对应的第二梳状电极(18)，且所述第二梳状电极(18)可靠静电力被第一梳状电极(17)吸引或排斥；每个第二梳状电极(18)均通过梳状电极固定底座固定在增反层(4)上，与增反层(4)绝缘；所述光源(1)置于上层电容平板(11)的正上方，光源(1)的下方设有分束器(16)，第一红外光电探测器(5)和第二红外光电探测器(7)对称置于光源(1)的两侧，第一聚焦透镜组(6)置于第一红外光电探测器(5)的正下方，第二聚焦透镜组(8)置于第二红外光电探测器(7)的正下方；第一红外光电探测器(5)和第二红外光电探测器(7)与信号处理模块(13)相连；下层电容平板(12)的两侧通过引线相连后接入电流驱动模块(14)；两个梳状电极固定底座通过引线相连后接入电流驱动模块(14)；增反层(4)的两侧通过引线相连后接入电流驱动模块(14)；电流驱动模块(14)与信号处理模块(13)相连；所述光源(1)为带有准直扩束的红外1530nm光源；所述增反层(4)由800nm的SiN3和600nm的SiO2以及Si基底从上至下依次排布组成；所述运动光栅(2)和固定光栅(3)厚度均为950‑965nm；光栅数均为30‑80个，周期T均为1493‑1500nm，占空比均为0.45‑0.5；运动光栅(2)与固定光栅(3)的空气间隙为300‑400nm。