一种高精度激光干涉加速度计制造技术

本发明专利技术公开了一种高精度激光干涉加速度计，包括固定框架、激光器、第一干涉测量光路、第二干涉测量光路、质量块、第一高反膜、第二高反膜、磁吸复位装置以及数字反馈电路；所述数字反馈电路基于第一干涉测量光路以及第二干涉测量光路中干涉信号的相位的变化，通过差分形式计算质量块的位移及加速度，然后通过控制磁吸复位装置使质量块复位。由于形成了两套干涉测量光路并通过差分形式输出进行测量加速度，将质量块的位移信号放大了一倍，抑制了环境、激光频率等共模噪声的影响，有效地提高了加速度计的测量精度。

A High Precision Laser Interferometric Accelerometer

The invention discloses a high precision laser interferometric accelerometer, which comprises a fixed frame, a laser, a first interferometric optical path, a second interferometric optical path, a mass block, a first high reflective film, a second high reflective film, a magnetic absorption reset device and a digital feedback circuit; the digital feedback circuit is based on the first interferometric optical path and the phase of the interference signal in the second interferometric optical path. The displacement and acceleration of the mass block are calculated in the form of difference, and then the mass block is reset by controlling the magnetic suction reset device. Because two sets of interferometric optical paths are formed and the acceleration is measured by differential output, the displacement signal of mass block is amplified twice, the influence of common mode noise such as environment and laser frequency is restrained, and the measurement accuracy of accelerometer is effectively improved.

【技术实现步骤摘要】
一种高精度激光干涉加速度计
本专利技术涉及光学加速度传感器领域，更具体地，涉及一种高精度激光干涉加速度计。
技术介绍
加速度计是精密测量和惯性导航的重要器件，用来测量运动物体的加速度和位移，光信号检测的加速度计与常规加速度计相比，在灵敏度、动态范围、可靠性等方面有明显的优势，得到了广泛的应用。其中光学加速度计主要分为光强调制型、相位调制型和波长调制型。目前使用最为广泛且有较高测量精度的为相位调制型，但是由于其测量过程会存在共模噪声，使其测量精度受到影响。
技术实现思路
本专利技术为解决现有相位调制型加速度计中，由于存在共模噪声降低了测量精度等问题，提供了一种高精度激光干涉加速度计。为实现以上专利技术目的，而采用的技术手段是：一种高精度激光干涉加速度计，包括固定框架、激光器、第一干涉测量光路、第二干涉测量光路、质量块、第一高反膜、第二高反膜、磁吸复位装置以及数字反馈电路；所述质量块的一端通过挠性结构与所述固定框架连接，所述质量块的另一端固定连接在磁吸复位装置上，所述质量块的左右两侧面上分别安装有第一高反膜及第二高反膜，第一干涉测量光路、第二干涉测量光路分别设置于所述第一高反膜、第二高反膜的一侧；其中第一干涉测量光路包括第一分光镜、第一光电探测器、第一反射镜，加速度发生变化时，质量块发生位移，激光器发出的光束通过第一分光镜分成两束光，其中一束光照射到第一高反膜后通过第一高反膜的反射作用反射至第一分光镜处；另一束光照射到第一反射镜后通过第一反射镜的反射作用反射至第一分光镜处，两束光在第一分光镜处发生干涉，并入射至第一光电探测器；其中第二干涉测量光路包括第二分光镜、第二光电探测器、第二反射镜，加速度发生变化时，质量块发生位移，激光器发出的光束通过第二分光镜分成两束光，其中二束光照射到第二高反膜后通过第二高反膜的反射作用反射至第二分光镜处；另二束光照射到第二反射镜后通过第二反射镜的反射作用反射至第二分光镜处，两束光在第二分光镜处发生干涉，并入射至第二光电探测器；所述数字反馈电路基于第一干涉测量光路以及第二干涉测量光路中干涉信号的相位的变化，通过差分形式计算质量块的位移及加速度，然后通过控制磁吸复位装置使质量块复位。上述方案中，通过形成两套干涉测量光路，将质量块受外界加速度时发生的位移变化转化为激光干涉光路干涉信号的相位变化，并输入至数字反馈电路进行差分测量，并通过控制磁吸复位装置使质量块复位。由于形成了两套干涉测量光路并通过差分形式输出进行测量，将质量块的位移信号放大了一倍，抑制了环境、激光频率等共模噪声的影响。优选的，所述磁吸复位装置包括套筒、第一固定件、第二固定件、线圈、第一磁铁以及第二磁铁，所述第一固定件、第二固定件相对设置，第一固定件、第二固定件相对的侧面上分别设置有第一磁铁、第二磁铁，第一磁铁、第二磁铁分别与所述套筒的两端套设，线圈缠绕在套筒上，线圈与所述数字反馈电路电连接所述质量块的另一端固定连接在套筒。优选的，所述挠性结构为弹簧片。优选的，所述第一固定件、第二固定件均为磁钢。优选的，所述数字反馈电路的输入端分别接收第一光电探测器、第二光电探测器探测的干涉信号的相位，所述数字反馈电路的输出端输出反馈电流至所述线圈，使得所述线圈在所述第一磁铁及第二磁铁的磁场作用下产生反馈力，并作用于所述套筒从而使质量块复位。优选的，当外界加速度恒定时，所述质量块处于平衡状态，所述干涉信号的相位不发生改变；当外界加速度变化时，所述质量块的位移发生变化，所述数字反馈电路接收到第一干涉测量光路以及第二干涉测量光路中干涉信号的相位的变化，计算反馈电流并输出反馈电流至所述线圈，使得所述线圈在所述第一磁铁及第二磁铁的磁场作用下产生反馈力，并作用于所述套筒从而使质量块(103)复位至平衡状态。由于此时所述反馈力对应的反馈加速度等于外界输入加速度，测量反馈电流I即可实现外界加速度的测量。优选的，所述质量块的位移变化为：mΔa＝kΔx，其中m为质量块的质量，Δa为加速度大小，k为劲度系数，Δx为质量块的位移变化。优选的，所述产生反馈力F反＝BIL；其中B为磁场强度，I为反馈电流，L为线圈长度。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术的加速度计中，将质量块受外界加速度时发生的位移变化转化为激光干涉光路干涉信号的相位变化，由于形成了两套干涉测量光路并通过差分形式输出进行测量，将质量块的位移信号放大了一倍，抑制了环境、激光频率等共模噪声的影响，有效地提高了加速度计的测量精度。附图说明图1为本专利技术的整体结构图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。如图1所示，一种高精度激光干涉加速度计，包括固定框架101、激光器201、第一干涉测量光路、第二干涉测量光路、质量块103、第一高反膜109、第二高反膜110、磁吸复位装置以及数字反馈电路208；所述质量块103的一端通过挠性结构102与所述固定框架101连接，所述质量块103的另一端固定连接在磁吸复位装置上，所述质量块103的左右两侧面上分别安装有第一高反膜109及第二高反膜110，第一干涉测量光路、第二干涉测量光路分别设置于所述第一高反膜109、第二高反膜110的一侧；其中第一干涉测量光路包括第一分光镜204、第一光电探测器206、第一反射镜202，加速度发生变化时，质量块103发生位移，激光器201发出的光束通过第一分光镜204分成两束光，其中一束光照射到第一高反膜109后通过第一高反膜109的反射作用反射至第一分光镜204处；另一束光照射到第一反射镜202后通过第一反射镜202的反射作用反射至第一分光镜204处，两束光在第一分光镜204处发生干涉，并入射至第一光电探测器206；其中第二干涉测量光路包括第二分光镜205、第二光电探测器207、第二反射镜203，加速度发生变化时，质量块103发生位移，激光器201发出的光束通过第二分光镜205分成两束光，其中二束光照射到第二高反膜110后通过第二高反膜110的反射作用反射至第二分光镜205处；另二束光照射到第二反射镜203后通过第二反射镜203的反射作用反射至第二分光镜205处，两束光在第二分光镜205处发生干涉，并入射至第二光电探测器207；所述数字反馈电路208基于第一干涉测量光路以及第二干涉测量光路中干涉信号的相位的变化，通过差分形式计算质量块103的位移及加速度，然后通过控制磁吸复位装置使质量块103复位。其中，所述磁吸复位装置包括套筒209、第一固定件104、第二固定件105、线圈106、第一磁铁107以及第二磁铁108，所述第一固定件104、第二固定件105相对设置，第一固定件104、第二固定件105相对的侧面上分别设置有第一磁铁107、第二磁铁108，第一磁铁107、第二磁铁108分别与所述套筒209的两端套设，线圈106缠绕在套筒209上，线圈106与所述数字反馈电路208电连接，所述质量块103的另一端固定连接在套筒209上。其中，所述挠性结构102为弹簧片，所述第一固定件104、第二固定件105本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度激光干涉加速度计，其特征在于，包括固定框架(101)、激光器(201)、第一干涉测量光路、第二干涉测量光路、质量块(103)、第一高反膜(109)、第二高反膜(110)、磁吸复位装置以及数字反馈电路(208)；所述质量块(103)的一端通过挠性结构(102)与所述固定框架(101)连接，所述质量块(103)的另一端固定连接在磁吸复位装置上，所述质量块(103)的左右两侧面上分别安装有第一高反膜(109)及第二高反膜(110)，第一干涉测量光路、第二干涉测量光路分别设置于所述第一高反膜(109)、第二高反膜(110)的一侧；其中第一干涉测量光路包括第一分光镜(204)、第一光电探测器(206)、第一反射镜(202)，加速度发生变化时，质量块(103)发生位移，激光器(201)发出的光束通过第一分光镜(204)分成两束光，其中一束光照射到第一高反膜(109)后通过第一高反膜(109)的反射作用反射至第一分光镜(204)处；另一束光照射到第一反射镜(202)后通过第一反射镜(202)的反射作用反射至第一分光镜(204)处，两束光在第一分光镜(204)处发生干涉，并入射至第一光电探测器(206)；其中第二干涉测量光路包括第二分光镜(205)、第二光电探测器(207)、第二反射镜(203)，加速度发生变化时，质量块(103)发生位移，激光器(201)发出的光束通过第二分光镜(205)分成两束光，其中二束光照射到第二高反膜(110)后通过第二高反膜(110)的反射作用反射至第二分光镜(205)处；另二束光照射到第二反射镜(203)后通过第二反射镜(203)的反射作用反射至第二分光镜(205)处，两束光在第二分光镜(205)处发生干涉，并入射至第二光电探测器(207)；所述数字反馈电路(208)基于第一干涉测量光路以及第二干涉测量光路中干涉信号的相位的变化，通过差分形式计算质量块(103)的位移及加速度，然后通过控制磁吸复位装置使质量块(103)复位。...

【技术特征摘要】
1.一种高精度激光干涉加速度计，其特征在于，包括固定框架(101)、激光器(201)、第一干涉测量光路、第二干涉测量光路、质量块(103)、第一高反膜(109)、第二高反膜(110)、磁吸复位装置以及数字反馈电路(208)；所述质量块(103)的一端通过挠性结构(102)与所述固定框架(101)连接，所述质量块(103)的另一端固定连接在磁吸复位装置上，所述质量块(103)的左右两侧面上分别安装有第一高反膜(109)及第二高反膜(110)，第一干涉测量光路、第二干涉测量光路分别设置于所述第一高反膜(109)、第二高反膜(110)的一侧；其中第一干涉测量光路包括第一分光镜(204)、第一光电探测器(206)、第一反射镜(202)，加速度发生变化时，质量块(103)发生位移，激光器(201)发出的光束通过第一分光镜(204)分成两束光，其中一束光照射到第一高反膜(109)后通过第一高反膜(109)的反射作用反射至第一分光镜(204)处；另一束光照射到第一反射镜(202)后通过第一反射镜(202)的反射作用反射至第一分光镜(204)处，两束光在第一分光镜(204)处发生干涉，并入射至第一光电探测器(206)；其中第二干涉测量光路包括第二分光镜(205)、第二光电探测器(207)、第二反射镜(203)，加速度发生变化时，质量块(103)发生位移，激光器(201)发出的光束通过第二分光镜(205)分成两束光，其中二束光照射到第二高反膜(110)后通过第二高反膜(110)的反射作用反射至第二分光镜(205)处；另二束光照射到第二反射镜(203)后通过第二反射镜(203)的反射作用反射至第二分光镜(205)处，两束光在第二分光镜(205)处发生干涉，并入射至第二光电探测器(207)；所述数字反馈电路(208)基于第一干涉测量光路以及第二干涉测量光路中干涉信号的相位的变化，通过差分形式计算质量块(103)的位移及加速度，然后通过控制磁吸复位装置使质量块(103)复位。2.根据权利要求1所述的加速度计，其特征在于，所述磁吸复位装置包括套筒(209)、第一固定件(104)、第二固定件(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祝，黄祥青，段会宗，骆颖欣，涂良成，叶贤基，覃璇，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44