CN109990886A - 一种振动探测结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种振动探测结构，包括光源组件，设置于光源组件上方的接收感应组件；所述光源组件包括第一光栅电极，所述第一光栅电极的上方设置有第二光栅电极，并且第一光栅电极与第二光栅电极之间设置有发光块；该振动探测结构，不仅灵敏度高，而且不容易受到电磁场的干扰，结构简单，可以做成的体积更小的传感器或者振动检测装置上，能够适用于电磁环境复杂、空间狭小的应用领域，另一方面能够通过改变加热板的温度，以调整振动特性，从而改变所要监测的振动频率，而且光学特性稳定，具有自恢复功能。
Description
技术领域
本发明涉及振动探测技术领域，具体涉及一种振动探测结构。
背景技术
振动是工程技术和日常生活中常见的物理现象，在大多数情况下，振动是有害的，它对仪器设备的精度，寿命和可靠性都会产生影响。当然，振动也有可以被利用的一面，如输送、清洗、磨削、监测等。例如，振动检测仪是测量物体振动量大小的仪器，在桥梁、建筑、地震等领域有广泛的应用。振动检测仪还可以和加速度传感器组成振动测量系统对物体加速度、速度和位移进行测量。
无论是利用振动还是防止振动，都必须对振动的强度进行监测。现有技术中一般是采用电测法进行振动的监测，即将被测对象的振动量转换成电量，然后用电量测试仪器进行测量，这种方法具有灵敏度高，频率范围及动态、线性范围宽，便于分析和遥测，但易受电磁场干扰。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的振动探测结构。
该振动探测结构，包括光源组件，设置于光源组件上方的接收感应组件；所述光源组件包括第一光栅电极，所述第一光栅电极的上方设置有第二光栅电极，并且第一光栅电极与第二光栅电极之间设置有发光块。
所述接收感应组件包括透明柔性层，所述透明柔性层内填充有微纳金属结构。
所述透明柔性层的两端分别设置有第一电热板、第二电热板。
所述微纳金属结构包括第一半圆环、第二半圆环、第三半圆环、第四半圆环，所述第一半圆环与第二半圆环构成有缝隙的外圆环，第三半圆环与第四半圆环构成有缝隙的内圆环，所述内圆环置于外圆环内部，所述内圆环与外圆环处于同一平面。
所述外圆环与所述内圆环的圆心重合。
所述微纳金属结构均由贵金属材料制成。
所述第一光栅电极或第二光栅电极均包括横向底部、竖直光栅部，所述竖直光栅部周期设置于横向底部上。
所述第一光栅电极与第二光栅电极为中心对称设置。
所述发光块为LD光源。
所述光源组件的下方还设置有支撑层。
本发明的有益效果：本发明提供的这种振动探测结构，不仅灵敏度高，而且不容易受到电磁场的干扰，结构简单，可以做成的体积更小的传感器或者振动检测装置上，能够适用于电磁环境复杂、空间狭小的应用领域，另一方面能够通过改变加热板的温度，以调整振动特性，从而改变所要监测的振动频率，而且光学特性稳定，具有自恢复功能。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是振动探测结构的结构示意图。
图2是光源组件的结构示意图一。
图3是光源组件的结构示意图二。
图4是微纳金属结构的结构示意图一。
图5是微纳金属结构的结构示意图二。
图6是接收感应组件的结构示意图。
图7是第一光栅电极或第二光栅电极的结构示意图。
图8是不同波长的光的表征的不同振动时吸收光谱的示意图。
图9是光吸收随时间变化示意图。
图中：1、光源组件；2、接收感应组件；3、第一光栅电极；3-1、横向底部；3-2、竖直光栅部；4、发光块；5、第二光栅电极；6、透明柔性层；7、微纳金属结构；7-1、第一半圆环；7-2、第二半圆环；7-3、第三半圆环；7-4、第四半圆环；8、第一电热板；9、第二电热板；10、支撑层。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
本实施例提供了一种如图1所示的振动探测结构，包括光源组件1，设置于光源组件1上方的接收感应组件2；如图2所示，所述光源组件1包括第一光栅电极3，所述第一光栅电极3的上方设置有第二光栅电极5，并且第一光栅电极2与第二光栅电极5之间设置有发光块4，这样在第一光栅电极3、第二光栅电极5通电的时候，就可以使得发光块4发光，所发出的光能够被设置于上方的接收感应组件接收，以便用于监测振动信息。
进一步的，所述接收感应组件2包括透明柔性层6，所述透明柔性层6内填充有微纳金属结构7，所述微纳金属结构7包括第一半圆环7-1、第二半圆环7-2、第三半圆环7-3、第四半圆环7-4，第一半圆环7-1与第二半圆环7-2完全相同，所述第一半圆环7-1与第二半圆环7-2对称设置，构成有缝隙的外圆环，第三半圆环7-3与第四半圆环7-4完全相同，并且第三半圆环7-3与第四半圆环7-4对称设置，构成有缝隙的内圆环，所述内圆环置于外圆环内部，所述内圆环与外圆环处于同一平面，并且所述外圆环与所述内圆环的圆心重合。
第一半圆环7-1与第二半圆环7-2构成外圆环时的缝隙为5nm-30nm；第三半圆环7-3、第四半圆环7-4构成内圆环时的缝隙为5nm-30nm；外圆环、内圆环之间的缝隙的同样可以为5nm-30nm可以根据所选择的发光块发出的光的波长进行选择，如图8所示为振动探测结构探测振动时的吸收光谱的结构示意图，可以作为选择发光块、设置缝隙的参考。
当没有振动或外界声波时，设置在透明柔性层6内部的的金属微纳金属结构7保持平整，如图4所示；此时，吸收光谱为零(透射强)；当有外界声波或振动时，透明柔性层6也随之振动，导致微纳金属结构7的内圆环、外圆环存在一定的角度会位移差，如图5所示；此时，吸收光谱变强，从而通过吸收、或透射强度来判断声强或振动强度。此时，吸收光谱会在最小值和某一个值之间震荡，此时的震荡强度可以用震荡的吸收光谱中的最大值来表征，如图9所示，为光照波长为1500nm、振动强度为1～5时的光吸收随时间变化示意图。
进一步的，如图6所示，所述透明柔性层6的两端分别设置有第一电热板8、第二电热板9；当给第一电热板8、第二电热板9加热的时候，可以使得透明柔性层6的温度变化，使得透明柔性层6的机械波的传播特性发生改变，使其对不同频率的振动敏感，这样，可通过控制透明柔性层6的温度，进行所监测的振动频率的调节。而且透明柔性层6具有自恢复特性，在没有振动的时候，能够使得微纳金属结构7恢复到图4所示的状态。
进一步的，所示透明柔性层6可以由聚酰亚胺制成。
进一步的，所述微纳金属结构7均由贵金属材料制成，优先的可以选择金或者银。
进一步的，所述发光块4为LD光源，LD光源具有较好的相干性，也可以是其他的光源，可以根据实际需要采用其他种类的发光材料，例如GaAs或InGaAs等。
实施例2
与实施例1不同，本实施例的技术方案的光源组件1同样包括第一光栅电极3、发光块4、第二光栅电极5；但是，所述第一光栅电极3或第二光栅电极5均包括横向底部3-1、竖直光栅部3-2，所述竖直光栅部3-2周期设置于横向底部3-1上，如图7所示；所述发光块4设置于下述的第一光栅电极3的竖直光栅部7与第二光栅电极5的竖直光栅部7之间，如图3所示，第一光栅电极3与第二光栅电极5，一个作为电源正极，一个作为电源负极，这样，第一光栅电极3、发光块4、第二光栅电极5就形成了电路回路，当电源导通的时候，发光块4就可以发出需要的光；各个竖直光栅部7之间均设置有发光块4，所有发光块4发出的光的频率可以相同，也可以不同，根据显示的需要进行设定，而且，根据不同发光块4发出的光的频率，设定竖直光栅部7的间隔距离，这样，可以达到不同的光叠加效果，这在视见领域具有非常好的效果。
进一步的，所述竖直光栅部3-2周期为500nm～800nm，优先的可以选择500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm等
进一步的，所述第一光栅电极3与第二光栅电极5的竖直光栅部3-2的数量相同；第一光栅电极3与第二光栅电极5的竖直光栅部3-2的间隔周期可以相同，也可以不同，但是所述第一光栅电极3与第二光栅电极5为中心对称设置。
综上所述，该振动探测结构，不仅灵敏度高，而且不容易受到电磁场的干扰，结构简单，可以做成的体积更小的传感器或者振动检测装置上，能够适用于电磁环境复杂、空间狭小的应用领域，另一方面能够通过改变加热板的温度，以调整振动特性，从而改变所要监测的振动频率，而且光学特性稳定，具有自恢复功能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种振动探测结构，其特征在于：包括光源组件(1)，设置于光源组件(1)上方的接收感应组件(2)；所述光源组件(1)包括第一光栅电极(3)，所述第一光栅电极(3)的上方设置有第二光栅电极(5)，并且第一光栅电极(2)与第二光栅电极(5)之间设置有发光块(4)。
2.如权利要求1所述的振动探测结构，其特征在于：所述接收感应组件(2)包括透明柔性层(6)，所述透明柔性层(6)内填充有微纳金属结构(7)。
3.如权利要求2所述的振动探测结构，其特征在于：所述透明柔性层(6)的两端分别设置有第一电热板(8)、第二电热板(9)。
4.如权利要求1所述的振动探测结构，其特征在于：所述微纳金属结构(7)包括第一半圆环(7-1)、第二半圆环(7-2)、第三半圆环(7-3)、第四半圆环(7-4)，所述第一半圆环(7-1)与第二半圆环(7-2)构成有缝隙的外圆环，第三半圆环(7-3)与第四半圆环(7-4)构成有缝隙的内圆环，所述内圆环置于外圆环内部，所述内圆环与外圆环处于同一平面。
5.如权利要求4所述的振动探测结构，其特征在于：所述外圆环与所述内圆环的圆心重合。
6.如权利要求1所述的振动探测结构，其特征在于：所述微纳金属结构(7)均由贵金属材料制成。
7.如权利要求1所述的振动探测结构，其特征在于：所述第一光栅电极(3)或第二光栅电极(5)均包括横向底部(3-1)、竖直光栅部(3-2)，所述竖直光栅部(3-2)周期设置于横向底部(3-1)上。
8.如权利要求1所述的振动探测结构，其特征在于：所述第一光栅电极(3)与第二光栅电极(5)为中心对称设置。
9.如权利要求1所述的振动探测结构，其特征在于：所述发光块(4)为LD光源。
10.如权利要求1所述的振动探测结构，其特征在于：所述光源组件(1)的下方还设置有支撑层(10)。
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