公开(公告)号：CN111536883A

公开(公告)日：2020-08-14

申请号：CN202010523030.6

申请日：2020-06-10

Applicant: 中北大学

Inventor： 辛晨光 ,  李孟委 ,  亓杰 ,  张瑞 ,  金丽

IPC: G01B11/02

Abstract: 本发明属于微位移传感器技术领域，具体涉及一种基于复合式光栅的微位移传感器，所述激光器的下方设置有分束光栅，所述分束光栅的正一级衍射光路和负一级衍射光路上分别设置有第一反射镜、第二反射镜，所述第二反射镜的反射光路上设置有第三反射镜，所述第三反射镜的反射光路上设置有分束镜，所述分束镜的透射光路上设置有位移反射镜，所述干涉仪探测器设置在分束镜的一侧，所述第一反射镜的反射光路上设置有上层光栅，所述第一下层光栅的下方设置有第一探测器，所述第二下层光栅的下方设置有第二探测器。本发明在Talbot像离面方向上光强呈正弦变化的原理实现了位移测量。本发明用于微位移的测量。

公开(公告)号：CN110780088A

公开(公告)日：2020-02-11

申请号：CN201911088785.1

申请日：2019-11-08

Applicant: 中北大学

Inventor： 张瑞 ,  李孟委 ,  宫美梅 ,  金丽 ,  辛晨光

IPC: G01P15/08 ,  G01P15/105

Abstract: 本发明涉及一种多桥路隧道磁阻双轴加速度计，包括支撑框架一、支撑框架二、X轴质量块、Y轴质量块、X轴隧道磁阻元件、Y轴隧道磁阻元件、X轴回折线圈、Y轴回折线圈，X轴质量块上固定设置相互正交的X轴回折线圈和Y轴回折线圈；X轴回折线圈的两端以及Y轴回折线圈的两端分别通过导线与支撑框架一上的相应电极连接；支撑框架二上固定设置X轴隧道磁阻元件和Y轴隧道磁阻元件；X轴隧道磁阻元件位于X轴回折线圈的正上方；Y轴隧道磁阻元件位于Y轴回折线圈的正上方，隧道磁阻元件内部设置多桥路结构。本发明提出的基于多桥路隧道磁阻的双轴MEMS加速度计极大提高了加速度计的极限检测能力和检测灵敏度。

公开(公告)号：CN119803310A

公开(公告)日：2025-04-11

申请号：CN202510091251.3

申请日：2025-01-21

Applicant: 中北大学

Inventor： 王梦科 ,  辛晨光 ,  牛仟起 ,  李孟委

IPC: G01B11/02

Abstract: 本发明属于位移传感技术领域，具体涉及一种基于光学杠杆放大效应的双层差分光栅位移传感器，激光扩束镜设置在激光器的光路方向上，上层光栅设置在激光扩束镜的光路方向上，下层光栅设置在上层光栅光路方向上，物镜设置在下层光栅的光路方向上，探测器设置在物镜的光路方向上。本发明相较于传统光栅位移传感器，可实现光学位移在空间上的放大，放大倍数>5倍。受益于该差分结构的输入位移放大效应，可以使用大周期光栅和大像素尺寸CCD的情况下实现高分辨率，解决了传统高分辨光栅泰伯像式位移传感器对光栅周期、CCD像素尺寸高要求的问题，在机械定位和半导体制造等领域具有广阔的应用前景。

公开(公告)号：CN113916158B

公开(公告)日：2024-06-21

申请号：CN202111170667.2

申请日：2021-10-08

Applicant: 中北大学

Inventor： 辛晨光 ,  杨志涌 ,  李孟委 ,  金丽 ,  李晋华

IPC: G01B11/26

Abstract: 本发明属于角度传感器技术领域，具体涉及一种基于环形光栅阵列的双光栅机构角度传感器，包括点光源、内层环形光栅、第一外层位错式环形光栅、第二外层位错式环形光栅、透镜、二象限探测器，所述点光源、内层环形光栅、外层位错式环形光栅、外层位错式环形光栅、透镜、二象限探测器在同一光轴方向上，所述点光源和内层环形光栅放置在圆形的固定台上，所述固定台固定在待测物体表面，所述第一外层位错式环形光栅、第二外层位错式环形光栅和二象限探测器放置在地面或静止台面上。本发明基于圆形微纳光栅曲面自成像效应，使用双层环形光栅结构实现光学角度信号输出，利用圆形光栅和位错式环形光栅阵列，实现360°全角度高灵敏角度测量。

公开(公告)号：CN115682953A

公开(公告)日：2023-02-03

申请号：CN202211328871.7

申请日：2022-10-27

Applicant: 中北大学

Inventor： 张瑞 ,  曹斌 ,  辛晨光 ,  李孟委

IPC: G01B11/02 ,  G02B5/09 ,  G02B5/18

Abstract: 本发明属于位移传感器技术领域，具体涉及一种基于光栅反射与四台阶反射镜的位移传感器，包括光源、半透半反镜、一维光栅、台阶反射镜和四象限探测器，所述半透半反镜设置在光源的光路方向上，所述一维光栅设置在半透半反镜的光路方向上，所述台阶反射镜设置在一维光栅的光路方向上，所述四象限探测器设置在半透半反镜的反射光路上。本发明利用纳米光栅自成像效应，通过检测半透半反镜输出光强的变化情况，实现光学信号的A、B相光学信号输出，进而减小电学细分的难度，实现高灵敏度的位移测量。并且本发明无需偏振片、半波片等附件光学元件，显著简化了测量结构、降低了器件成本，利于实现结构微型化与集成化应用。

公开(公告)号：CN113916209A

公开(公告)日：2022-01-11

申请号：CN202111164538.2

申请日：2021-09-30

Applicant: 中北大学

Inventor： 金丽 ,  徐浩东 ,  辛晨光 ,  李晋华 ,  李孟委

IPC: G01C19/58 ,  G02B27/42

Abstract: 本发明属于微机械陀螺技术领域，具体涉及一种基于双层光栅近场泰伯效应的微机械陀螺，所述激光器的光路方向上设置有上层玻璃板，所述上层玻璃板的底部固定有上层光栅，所述上层光栅的正下方设置有可动敏感结构，所述下层光栅设置在可动敏感结构上，所述可动敏感结构的下方设置有磁铁，所述磁铁的中心处设置有下层玻璃板，所述下层玻璃板设置在可动敏感结构的正下方，所述下层玻璃板的下方设置有光电探测器。本发明使用基于光栅近场泰伯效应原理的测量方法，相较于较为常见的远场衍射，本发明采用近场衍射可以简化微陀螺结构中位移测量系统，减小了陀螺体积，提高微陀螺的集成度，有利于陀螺的微型化。

公开(公告)号：CN110940830B

公开(公告)日：2021-12-07

申请号：CN201911273080.7

申请日：2019-12-12

Applicant: 中北大学

Inventor： 张瑞 ,  李孟委 ,  亓杰 ,  金丽 ,  辛晨光

IPC: G01P15/03

Abstract: 本发明属于加速度计技术领域，具体涉及一种基于二维光栅和四象限探测器的两轴加速度计结构，包括上层结构、中层结构和下层结构，中层结构设置在上层结构与下层结构之间，上层结构的中部设置有二维光栅，中层结构的上设置有质量块，质量块上固定有玻璃基底，玻璃基底上固定有一维光栅，下层结构的中部设置有四象限探测器，二维光栅的顶部设置有激光器。本发明通过一层二维光栅和四象限的一维光栅实现的双轴加速度测量，较传统加速度计，提高了检测量程，同时，利用相错四分之一光栅周期的一维光栅实现两个相位差90°的A、B相信号，从而实现进一步的电学细分，提高了加速度计的灵敏度。本发明用于载体加速度的测量。

公开(公告)号：CN111207674B

公开(公告)日：2021-08-24

申请号：CN202010050880.9

申请日：2020-01-17

Applicant: 中北大学

Inventor： 辛晨光 ,  李孟委 ,  亓杰 ,  张瑞 ,  金丽

IPC: G01B11/02 ,  G02B27/28

Abstract: 本发明属于位移传感器技术领域，具体涉及一种基于单层光栅多次衍射的位移传感器，激光器的直射光路上依次设置有偏振片和分光镜，第一反射镜、第二反射镜分别设置在分光镜的两侧，分光镜的与第一反射镜之间设置有半波片，两路光束分别经过第一反射镜、第二反射镜反射后垂直射入光栅上，光栅的一侧设置有两个第三反射镜，两路光束经光栅和两个第三反射镜多次衍射后通过四分之一波片射入偏振分光棱镜，第一探测器和第二探测器分别设置在偏振分光棱镜的分光方向上。本发明通过多次衍射的方法提高了位移测量灵敏度，且本发明通过优化光栅参数提高了光栅一级光衍射效率，实现了高对比度的信号输出。本发明用于位移的测量。

公开(公告)号：CN112710292A

公开(公告)日：2021-04-27

申请号：CN202011457459.6

申请日：2020-12-10

Applicant: 中北大学南通智能光机电研究院

Inventor： 金丽 ,  王旭虎 ,  张瑞 ,  辛晨光 ,  李孟委

IPC: G01C19/02

Abstract: 本发明属于微机械陀螺技术领域，具体涉及一种基于隧道磁阻检测的频率可调谐微机械陀螺结构，包括玻璃基板、支撑结构、驱动质量块、检测质量块、第一支撑梁、第二支撑梁、驱动导线、驱动反馈导线、第一调节电极、第二调节电极、第三调节电极、第四调节电极、导线圈，所述支撑结构通过阳极键合固定在玻璃基板上，所述第一支撑梁、第二支撑梁均有四个，所述支撑结构通过四个第一支撑梁连接有驱动质量块，所述驱动质量块通过四个第二支撑梁连接有检测质量块，所述驱动质量块的两侧分别设置有驱动导线、驱动反馈导线。本发明微机械陀螺结构设计合理、接口电路简单、检测精度高，可解决角速率信号检测的难题。

公开(公告)号：CN111207673A

公开(公告)日：2020-05-29

申请号：CN202010050875.8

申请日：2020-01-17

Applicant: 中北大学

Inventor： 辛晨光 ,  李孟委 ,  亓杰 ,  张瑞 ,  金丽

IPC: G01B11/02 ,  G02B5/18

Abstract: 本发明属于位移传感器技术领域，具体涉及一种基于等腰三角闪耀光栅结构的位移传感器，所述激光器设置在光栅的一侧，所述激光器发出的线偏振光经光栅反射并衍射出衍射光，所述第一反射镜、第二反光镜分别设置在±3级衍射光的光路上，所述±3级衍射光分别经过第一反射镜、第二反光镜交汇在分光镜上，所述第一反射镜与分光镜之间设置有半波片，所述分光镜的一侧依次设置有四分之一波片、第一偏振片、第二探测器，所述分光镜的另一侧依次设置有第二偏振片、第一探测器。本发明通过采用高级次衍射光提高了位移测量灵敏度，且本发明通过设计等腰三角闪耀光栅结构提高了三级次衍射光的衍射效率，实现了高对比度的信号输出。本发明用于位移的测量。