CN220270376U - 一种基于mems芯片的光纤位移传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光纤位移传感器技术领域，尤其是一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器。其包括连接成一体的第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板上端面固定连接MEMS芯片固定板，所述MEMS芯片固定板上固定MEMS芯片；所述第二支撑板上端面固定连接准直器安装块，所述准直器安装块上连接光纤准直器，所述光纤准直器尾端连接光纤；所述光纤准直器面向MEMS芯片方向设置，光纤准直器射出的光线能够照射到MEMS芯片上。本实用新型的光纤MEMS位移传感器体积小、功能强，灵敏度大大提高，能够测量微小位移，扩大了使用范围；本实用新型的变形槽使得板体的变形更容易，对微小位移的反应更敏锐。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤位移传感器技术领域，尤其是一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器。
背景技术
目前，光纤位移传感器作为一种区别于传统电学位移传感器的新型位移传感器，逐渐走入大家的视野。光纤中的多种参量可以实现位移传感，例如可以通过改变光纤中传输光的光程来进行位移调制，同样可以利用光纤光栅的反射波长和反射光强变化进行位移测量。光纤传感器具有灵活的传感结构设计方案、极大的复用容量和准分布式长距离测量潜力的特点，不需要复杂的波导结构加工，同时由于光纤自身损耗低，使光纤位移传感器更适用于大范围组网和多节点测量、抗干扰能力强和可长期监测等优势。但是，传统的光纤位移传感器存在着体积较大、灵敏度较低的缺点，无法测量微小位移量，使用范围一直受到限制。
实用新型内容
本申请针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器，灵敏度大大提高，能够测量微小位移，扩大了使用范围。
本实用新型所采用的技术方案如下：
一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器，包括连接成一体的第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板上端面固定连接MEMS芯片固定板，所述MEMS芯片固定板上固定MEMS芯片；所述第二支撑板上端面固定连接准直器安装块，所述准直器安装块上连接光纤准直器，所述光纤准直器尾端连接光纤；所述光纤准直器面向MEMS芯片方向设置，光纤准直器射出的光线能够照射到MEMS芯片上；所述第一支撑板背向第二支撑板一端连接第一安装板，第二支撑板背向第一支撑板一端连接第二安装板。
进一步的，第一支撑板和第二支撑板连接位置处设置第一变形槽。
进一步的，第一变形槽为圆弧形结构。
进一步的，第一安装板和第一支撑板连接位置处设置第二变形槽。
进一步的，第二变形槽为圆弧形结构。
进一步的，第二安装板和第二支撑板连接位置处设置第三变形槽。
进一步的，第三变形槽为圆弧形结构。
进一步的，第一安装板和第一支撑板一体成型。
进一步的，第二安装板和第二支撑板一体成型。
进一步的，第一支撑板和第二支撑板之间呈一夹角A设置，夹角A角度范围为0~180°。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型的光纤MEMS位移传感器体积小、功能强，灵敏度大大提高，能够测量微小位移，扩大了使用范围；本实用新型的变形槽使得板体的变形更容易，对微小位移的反应更敏锐；本实用新型适用于水坝、桥梁、工业等重要基础设施与民用建筑裂缝监测、航天航空设备中重要焊接构件焊缝失效的长期监测或其它恶劣环境中的位移角度测量等场景。
附图说明
图1为本实用新型结构图。
图2为本实用新型应用于焊缝断裂检测结构图。
图3为本实用新型应用于焊缝断裂检测的焊缝断裂时结构图。
其中：1、MEMS芯片固定板；2、MEMS芯片；3、准直器安装块；4、光纤准直器；5、光纤；6、第一支撑板；7、第二支撑板；8、第一安装板；9、第二安装板；10、第一变形槽；11、第二变形槽；12、第三变形槽；A、焊接构件；B、焊缝。
具体实施方式
下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器包括连接成一体的第一支撑板6和第二支撑板7，第一支撑板6上端面固定连接MEMS芯片固定板1，MEMS芯片固定板1上固定MEMS芯片2。
如图1所示，第二支撑板7上端面固定连接准直器安装块3，准直器安装块3上连接光纤准直器4，光纤准直器4尾端连接光纤5。
如图1所示，第一支撑板6和第二支撑板7之间呈一夹角A设置，光纤准直器4面向MEMS芯片2方向设置，光纤准直器4射出的光线能够照射到MEMS芯片2上。
如图1所示，第一支撑板6和第二支撑板7连接位置处设置圆弧形结构的第一变形槽10，第一变形槽10的设置使得第一支撑板6和第二支撑板7之间的变形更容易，对微小位移的反应更敏锐。
如图1所示，第一支撑板6背向第二支撑板7一端连接第一安装板8，第一安装板8和第一支撑板6一体成型，第二支撑板7背向第一支撑板6一端连接第二安装板9，第二安装板9和第二支撑板7一体成型。在安装时，第一安装板8和第二安装板9分别设置在位移检测位置两侧。
如图1所示，第一安装板8和第一支撑板6连接位置处设置圆弧形结构的第二变形槽11，第二安装板9和第二支撑板7连接位置处设置圆弧形结构的第三变形槽12。第二变形槽11和第三变形槽12的设置使得第一安装板8和第一支撑板6、第二安装板9和第二支撑板7之间的变形更容易，对微小位移的反应更敏锐。
本实用新型适用于水坝、桥梁、工业等重要基础设施与民用建筑裂缝监测、航天航空设备中重要焊接构件焊缝失效的长期监测或其它恶劣环境中的位移角度测量等场景。
以焊缝断裂监测为例，如图2和图3所示，本实用新型安装时，将第一安装板8和第二安装板9分别固定在焊接构件A的焊缝B两侧的表面上，当焊缝B发生断裂时，第一支撑板6和第二支撑板7发生形变，引起光纤准直器4射出的光线与MEMS芯片2夹角和光斑在MEMS芯片2上位置的变化，进而导致进入光纤准直器4的反射光光斑的移动，经过解调和算法，得到焊缝断裂位移值。
MEMS芯片2使用湿法刻蚀工艺，表面呈峰谷状。光纤准直器4射出的平行光经过连续峰谷的坡面反射后形成条纹状光斑经光纤准直器4返回到后端。当焊缝断裂，第一支撑板6和第二支撑板7发生形变，光纤准直器4射出的光线与MEMS芯片2夹角和光斑在MEMS芯片2上位置发生变化，经过MEMS芯片2反射后的光线在后端的条纹状光斑也产生了位移，经过解调和算法计算，得到焊缝断裂所产生的位移值。
光纤准直器4由尾纤、自聚焦透镜和外壳组成，通过精确耦合，可以将光纤内传输的光转变成准直光(平行光)射出，也可以反向将外界近似平行的光耦合至单模光纤内。光纤准直器工作距离2-5mm，射出的光斑直径约1250μm。
以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (10)
1.一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器，包括连接成一体的第一支撑板（6）和第二支撑板（7），其特征在于：所述第一支撑板（6）上端面固定连接MEMS芯片固定板（1），所述MEMS芯片固定板（1）上固定MEMS芯片（2）；所述第二支撑板（7）上端面固定连接准直器安装块（3），所述准直器安装块（3）上连接光纤准直器（4），所述光纤准直器（4）尾端连接光纤（5）；所述光纤准直器（4）面向MEMS芯片（2）方向设置，光纤准直器（4）射出的光线能够照射到MEMS芯片（2）上；所述第一支撑板（6）背向第二支撑板（7）一端连接第一安装板（8），第二支撑板（7）背向第一支撑板（6）一端连接第二安装板（9）。
2.如权利要求1所述的一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器，其特征在于：所述第一支撑板（6）和第二支撑板（7）连接位置处设置第一变形槽（10）。
3.如权利要求2所述的一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器，其特征在于：所述第一变形槽（10）为圆弧形结构。
4.如权利要求1所述的一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器，其特征在于：所述第一安装板（8）和第一支撑板（6）连接位置处设置第二变形槽（11）。
5.如权利要求4所述的一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器，其特征在于：所述第二变形槽（11）为圆弧形结构。
6.如权利要求1所述的一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器，其特征在于：所述第二安装板（9）和第二支撑板（7）连接位置处设置第三变形槽（12）。
7.如权利要求6所述的一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器，其特征在于：所述第三变形槽（12）为圆弧形结构。
8.如权利要求1所述的一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器，其特征在于：所述第一安装板（8）和第一支撑板（6）一体成型。
9.如权利要求1所述的一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器，其特征在于：所述第二安装板（9）和第二支撑板（7）一体成型。
10.如权利要求1所述的一种基于MEMS芯片的光纤位移传感器，其特征在于：所述第一支撑板（6）和第二支撑板（7）之间呈一夹角A设置，夹角A角度范围为0~180°。
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