【摘 要】
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本文提出了一种基于可变衍射光栅的微加速度传感器,从航空航天系统对加速度计高精度、小型化、高可靠性等方面要求出发设计,文中提出的微加速度计以可变衍射光栅作为传感器件
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本文提出了一种基于可变衍射光栅的微加速度传感器,从航空航天系统对加速度计高精度、小型化、高可靠性等方面要求出发设计,文中提出的微加速度计以可变衍射光栅作为传感器件,本文从原理出发进行其相位差运算和衍射光强运算,得到其对位移和加速度的高灵敏性。同时介绍了加速度传感质量块结构的设计,利用ANSYS有限元分析软件仿真验证,得到体硅结构的质量块具有大的动态范围,同时进一步结构优化,使其在具有高的灵敏度条件下可达到较高的动态范围。质量块的加工工艺主要采用湿法加工,加工工艺较为成熟,且设备要求不高。考虑系统的集成性,文中探讨了光源与光电探测器的集成封装,光源使用VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser)芯片,详细的介绍了封装工艺,该工艺主要参照LED的封装工艺。最后描述了位移实验和1g静态翻转实验的结果,从实验的结果可知,基于可变衍射光光栅微加速度传感器具有高的灵敏度,可达到约10-5-10-6g,动态范围可设计成±20-50g,具有很好的实用性和发展潜力。
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