1 中国科学院空天信息创新研究院传感技术国家重点实验室,北京 100190
2 中国科学院大学电子电气与通信工程学院,北京 100049
3 北方工业大学机械与材料工程学院,北京 100144
研制了一种光栅干涉集成麦克风,其传感核心尺寸为0.93 mm×0.34 mm×2.50 mm(体积小于0.8 mm3),并且具有基于波长调谐实现控制工作点的功能。针对光栅干涉仪集成化设计问题,系统分析了激光器发散角对麦克风性能的影响。提出了集成型光栅干涉仪的设计指导,制作出了光栅干涉集成麦克风探头,探头整体尺寸为10.0 mm×10.0 mm×2.5 mm,并进行了实验测试。实验测试结果表明,该探头在50~300 Hz的低频范围内具有平坦的频率响应曲线,灵敏度为-33.11 dBV/Pa @ 251.2 Hz,在低频噪声监测领域有着广阔的应用前景。
光学器件 光栅 麦克风 垂直腔面发射激光器 微机电系统
1 中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
设计并制作了一种基于光纤干涉仪的低频声传感器,用于检测频率小于20 Hz的次声信号。该传感器利用厚度为5 μm,半径为1/2 inch(1 inch=2. 54 cm)的圆形镍膜作为振膜,该振膜被平整地固定在金属腔体的一个端口,呈周边拉伸式。伸入腔室的单模光纤的端面与振膜内表面构成一个非本征型光纤法布里-珀罗干涉仪(EFPI),用于检测由声音导致的振膜的振动。为了优化传感器性能,基于弹性力学原理和有限元仿真软件,分析了振膜预应力和振膜厚度对传感器一阶谐振频率的影响。仿真结果表明在一定的膜厚范围内,一阶谐振频率对预应力非常敏感而对膜厚不敏感。利用B&K 4193-L-004型标准声传感器和42AE型标准次声发射腔对所制光纤次声传感器进行了测试,结果表明该传感器在0.1~20 Hz范围内具有良好的频率响应特性,对1 Hz声波的灵敏度高达285 mV/Pa。
光纤光学 低频声传感器 光纤非本征法布里-珀罗干涉仪 高灵敏度 有限元仿真 激光与光电子学进展
2019, 56(15): 150603