本发明专利技术公开了一种谐振式光纤加速度传感器的制备方法，其先在所述空心管体的端部上制作形成具有质量块区域的悬臂结构，接着再将所述弹性薄膜附着形成在所述悬臂结构的端面上，最后透过所述弹性薄膜将所述悬臂结构上的悬臂切断，使所述质量块区域形成通过所述弹性薄膜悬挂于所述干涉腔内的悬空的质量块。该制备方法可提高弹性薄膜的附着面积，降低对装配精度的要求，而且所述弹性薄膜在装配时，不会受到所述质量块区域的重力影响而变形，避免了所述质量块与所述单模光纤的端面出现相对倾斜，以及与所述单模光纤的纤芯出现相对偏位的问题。题。题。
【技术实现步骤摘要】
一种谐振式光纤加速度传感器的制备方法
[0001]本专利技术涉及谐振式光纤加速度传感器，尤其涉及一种谐振式光纤加速度传感器的制备方法。
技术介绍
[0002]随着现代化技术发展，加速度传感器已经扩展到各行各业并成为了惯性测量系统中不可或缺的一种传感器，其主要用于测量力、质量、位移等众多的物理参数。目前，在惯性导航、雷达制导、姿态测量、石油勘探等众多领域中，加速度传感器是必不可少的传感器件之一，其性能对系统的测量精度和指标起着决定性作用。
[0003]谐振式光纤加速度传感器近年来发展迅速，其利用质量块自身做敏感元件，利用光纤端面与质量块端面组成FP腔，利用强度解调检测质量块振动时造成的腔长变化来检测加速度大小，具有结构简单、灵敏度高等优势。如专利号为CN201910189088.9一种基于压力敏感的石墨烯谐振式光纤加速度计，包括光纤、插芯、弹性薄片、密封塞、气体密封腔、石墨烯膜，光纤插至距插芯下端面一定距离处，光纤前端与吸附在插芯下端面的石墨烯膜构成法布里
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珀罗干涉腔；插芯与弹性薄片，以及弹性薄片与气体密封腔之间皆为固定封闭连接，从而实现对腔体上端的密封；填充气体通过气体密封腔下侧的进气口进入密封腔后，借助密封塞完成对整个腔体的密封。被测加速度作用于带有光纤的插芯，插芯与探头共同作为附加质量将加速度转化为集中力，使与其固定连接的弹性薄片产生与加速度方向一致的位移，此位移使密封腔的体积发生改变，导致密封腔内填充的气体受到压缩引起腔内压力变化。吸附于插芯端面的石墨烯膜受光纤导入的激励光作用，通过光热激励以一定的振动幅值处于谐振状态，与光纤端面构成特定腔长的法布里珀罗干涉腔。当石墨烯膜受到腔内压力的作用时，其面内应力产生变化，导致其谐振频率和振动幅值发生改变，进而引起干涉腔腔长的变化，最终导致检测干涉光强度改变。通过检测干涉光光强的变化，即可确定被测加速度的大小，从而实现待测加速度的测量。
[0004]但是，在制备谐振式光纤加速度传感时，需要先将质量块装配固定在弹性薄片上，然后再将弹性薄片装配固定在空心管体上，弹性薄片仅依靠其外围区域附着在空心管体上，附着面积小，装配精度的要求高，而且质量块自身具有重量，弹性薄片在与空心管体装配时，容易受质量块作用而变形，导致装配后的质量块与光纤的端面出现相对倾斜，以及与光纤的纤芯出现相对偏位。
技术实现思路
[0005]为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供一种谐振式光纤加速度传感器的制备方法，可提高弹性薄膜的附着面积，降低对装配精度的要求，而且所述弹性薄膜在装配时，不会受到所述质量块区域的重力影响而变形，避免了所述质量块与所述单模光纤的端面出现相对倾斜，以及与所述单模光纤的纤芯出现相对偏位的问题。
[0006]本专利技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种谐振式光纤加速度传感器的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤100：将一单模光纤的一端面与一空心管体的一端部相连接，并对所述空心管体进行加工，以在所述单模光纤的端面上形成预定长度的干涉腔；
[0009]步骤200：将一实心柱体的一端面与所述空心管体的另一端部相连接，并对所述实心柱体进行加工，以在空心管体的另一端部上制作形成一悬臂结构，所述悬臂结构包括质量块区域、镂空区域、固定区域以及至少一个悬臂，所述质量块区域位于所述干涉腔内，所述固定区域连接于所述空心管体上，所述镂空区域位于所述质量块区域和固定区域之间，以将所述质量块区域和固定区域相隔开，所述悬臂位于所述质量块区域和固定区域之间，以将所述质量块区域和固定区域相连接；
[0010]步骤300：在所述悬臂结构背向所述空心管体的端面上附着形成一弹性薄膜；
[0011]步骤400：透过所述弹性薄膜将所述悬臂结构上的悬臂切断，令所述悬臂结构的质量块区域和固定区域相分离，而使所述质量块区域形成通过所述弹性薄膜悬挂于所述干涉腔内的悬空的质量块，其中，所述单模光纤的端面、干涉腔以及所述质量块的端面共同构成FP干涉仪。
[0012]进一步地，在步骤100中，将一单模光纤的一端面与一空心管体的一端部相连接，并对所述空心管体进行加工，以在所述单模光纤的端面上形成预定长度的干涉腔的步骤如下：
[0013]步骤110：取一单模光纤和一空心管体，将所述单模光纤的一端面以及所述空心管体的一端部切平；
[0014]步骤120：将所述单模光纤切平后的端面与所述空心管体切平后的端部熔接在一起；
[0015]步骤130：将所述空心管体裁切至预定长度，使裁切后的空心管体在所述单模光纤的端面上形成所述干涉腔。
[0016]进一步地，在步骤200中，将一实心柱体的一端面与所述空心管体的另一端部相连接，并对所述实心柱体进行加工，以在空心管体的另一端部上制作形成一悬臂结构的步骤如下：
[0017]步骤210：取一实心柱体，将所述实心柱体的一端面以及所述空心管体的另一端部切平；
[0018]步骤220：将所述实心柱体切平后的端面与所述空心管体切平后的另一端部熔接在一起；
[0019]步骤230：将所述实心柱体减薄至预定厚度；
[0020]步骤240：对减薄后的实心柱体进行刻蚀，使之形成所述悬臂结构。
[0021]进一步地，在步骤230中，将所述实心柱体减薄至预定厚度的步骤如下：
[0022]步骤231：将所述实心柱体裁切至第一厚度；
[0023]步骤232：对所述实心柱体的端面进行抛磨，以将所述实心柱体抛磨至预定厚度。
[0024]进一步地，在步骤232中，对所述实心柱体的端面进行抛磨的步骤如下：
[0025]步骤2321：在端面研磨机下，采用第一粒径的研磨纸对所述实心柱体的端面进行抛磨，使之减薄至预定厚度；
[0026]步骤2322：在端面研磨机下，采用第二粒径的研磨纸对所述实心柱体的端面进行
抛磨，使之端面变得光滑，其中，所述第二粒径小于第一粒径，以使所述实心柱体的端面经二次抛磨后变得光滑；
[0027]步骤2323：采用氢氟酸溶液对所述实心柱体的端面进行清洗，以洗掉抛磨带来的碎屑。
[0028]进一步地，在步骤240中，采用飞秒激光对减薄后的实心柱体进行刻蚀。
[0029]进一步地，所述弹性薄膜为石墨烯膜。
[0030]进一步地，在步骤300中，在所述悬臂结构背向所述空心管体的端面上附着形成所述石墨烯膜的步骤如下：
[0031]步骤301：通过化学气相沉积法在铜箔上生长形成所述石墨烯膜；
[0032]步骤302：采用三氯化铁溶液将所述铜箔溶解腐蚀，使所述铜箔上的石墨烯膜转移至所述三氯化铁溶液中；
[0033]步骤303：采用去离子水对转移有所述石墨烯膜的三氯化铁溶液进行稀释过滤，使所述石墨烯膜转移漂浮于所述去离子水上；
[0034]步骤304：将所述悬臂结构的端面缓慢地靠近漂浮于所述去离子水上的石墨烯膜，待所述悬臂结构的端面完全接触到所述石墨烯膜后本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种谐振式光纤加速度传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤100：将一单模光纤的一端面与一空心管体的一端部相连接，并对所述空心管体进行加工，以在所述单模光纤的端面上形成预定长度的干涉腔；步骤200：将一实心柱体的一端面与所述空心管体的另一端部相连接，并对所述实心柱体进行加工，以在空心管体的另一端部上制作形成一悬臂结构，所述悬臂结构包括质量块区域、镂空区域、固定区域以及至少一个悬臂，所述质量块区域位于所述干涉腔内，所述固定区域连接于所述空心管体上，所述镂空区域位于所述质量块区域和固定区域之间，以将所述质量块区域和固定区域相隔开，所述悬臂位于所述质量块区域和固定区域之间，以将所述质量块区域和固定区域相连接；步骤300：在所述悬臂结构背向所述空心管体的端面上附着形成一弹性薄膜；步骤400：透过所述弹性薄膜将所述悬臂结构上的悬臂切断，令所述悬臂结构的质量块区域和固定区域相分离，而使所述质量块区域形成通过所述弹性薄膜悬挂于所述干涉腔内的悬空的质量块，其中，所述单模光纤的端面、干涉腔以及所述质量块的端面共同构成FP干涉仪。2.根据权利要求1所述的谐振式光纤加速度传感器的制备方法，其特征在于，在步骤100中，将一单模光纤的一端面与一空心管体的一端部相连接，并对所述空心管体进行加工，以在所述单模光纤的端面上形成预定长度的干涉腔的步骤如下：步骤110：取一单模光纤和一空心管体，将所述单模光纤的一端面以及所述空心管体的一端部切平；步骤120：将所述单模光纤切平后的端面与所述空心管体切平后的端部熔接在一起；步骤130：将所述空心管体裁切至预定长度，使裁切后的空心管体在所述单模光纤的端面上形成所述干涉腔。3.根据权利要求1所述的谐振式光纤加速度传感器的制备方法，其特征在于，将一实心柱体的一端面与所述空心管体的另一端部相连接，并对所述实心柱体进行加工，以在空心管体的另一端部上制作形成一悬臂结构的步骤如下：步骤210：取一实心柱体，将所述实心柱体的一端面以及所述空心管体的另一端部切平；步骤220：将所述实心柱体切平后的端面与所述空心管体切平后的另一端部熔接在一起；步骤230：将所述实心柱体减薄至预定厚度；步骤240：对减薄后的实心柱体进行刻蚀，使之形成所述悬臂结构。4.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘申，肖航，陈燕苹，陈培敬，晏文琪，刘博男，王义平，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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