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公开(公告)号：CN111536883B
公开(公告)日：2021-07-23
申请号：CN202010523030.6
申请日：2020-06-10
Applicant: 中北大学
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。
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公开(公告)号：CN111207674A
公开(公告)日：2020-05-29
申请号：CN202010050880.9
申请日：2020-01-17
Applicant: 中北大学
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。
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公开(公告)号：CN120043465A
公开(公告)日：2025-05-27
申请号：CN202510182455.8
申请日：2025-02-19
Applicant: 中北大学
Abstract: 本发明属于位移测量和光学精密测量技术领域，具体涉及一种基于双波长远场衍射图样图像质心分析的光栅拼接系统，所述分束镜设置在第一激光器的光路方向上，所述分束镜设置在第二激光器的光路方向上，所述第一激光器在分束镜的透射光路方向上设置有扩束准直系统，所述第二激光器在分束镜的反射光路方向上设置有扩束准直系统。本发明通过双激光器、分光棱镜和精密电动位移台等器件对两块小幅面光栅进行多维精密拼接，通过两个电耦合元件分别对拼接光栅的0、1阶远场衍射光进行成像，通过对图像中光斑质心坐标的提取与分析，获得两块光栅间不同维度拼接误差，从而实现多维度光栅精密拼接功能。
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公开(公告)号：CN120027706A
公开(公告)日：2025-05-23
申请号：CN202510174802.2
申请日：2025-02-18
Applicant: 中北大学
Abstract: 本发明属于位移测量技术领域，具体涉及一种封闭式透射光栅自成像大量程位移传感器，包括尺壳体和读数头，所述尺壳体与读数头连接，所述读数头包括传动机构和测量机构，所述传动机构与测量机构连接，所述尺壳体包括光栅传感器外部壳体和计量光栅夹持装置，所述传动机构和测量机构均设置在光栅传感器外部壳体内，所述计量光栅夹持装置设置在光栅传感器外部壳体内，所述计量光栅夹持装置的沟槽内设有计量光栅。本发明通过利用双线性导轨结构紧凑，运动平稳，产生的振动小，点面接触，摩擦阻力小，可以进行细微的运动，实现控制装置等的高精度定位的特点。
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公开(公告)号：CN119984228A
公开(公告)日：2025-05-13
申请号：CN202510091227.X
申请日：2025-01-21
Applicant: 中北大学
IPC: G01C19/72
Abstract: 本发明属于微光电机械系统和微惯性器件技术领域，具体涉及一种基于级联法布里‑珀罗腔的超宽光带宽MOEMS陀螺仪，包括质量块、光学结构、锚固结构、静电梳状驱动结构、检测框架、锚定框架、感应弹簧、驱动弹簧和驱动框架，质量块与光学结构连接，质量块的四角分别设置有锚固结构，质量块的两侧分别设置有静电梳状驱动结构，质量块两侧分别连接有检测框架，质量块通过感应弹簧与锚定框架连接。本发明基于科里奥利力测量原理，通过检测级联腔结构变化所导致输出谐振峰波长或强度变化，实现角速度测量。受益于级联腔结构的宽带调谐特性和高紧凑性，该器件可在超过175nm的光学带宽范围内使用，并具有由全硅微波导和腔体组成的高紧凑结构。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN113819847B
公开(公告)日：2023-12-12
申请号：CN202111115058.7
申请日：2021-09-23
Applicant: 中北大学
IPC: G01B11/02
Abstract: 本发明属于三维微位移传感器技术领域，具体涉及一种基于位错二维光栅阵列的双光栅结构三维微位移传感器，包括激光器、准直扩束镜、上层二维光栅、下层位错式光栅、四象限探测器，所述激光器的上方设置有准直扩束镜，所述准直扩束镜上设置有上层二维光栅，所述上层二维光栅上设置有下层位错式光栅，所述下层位错式光栅上设置有四象限探测器。本发明通过采用双层光栅结构，利用二维光栅在近场区域内的自成像效应，实现了透过光强随位移变化，并由四象限探测器实现光电转化，再通过整体结构输出的经细化后的电学信号进行精准三维位移测量，提高了整体结构的精度。同时，利用四象限结构实现了整体系统的高度集成化。
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公开(公告)号：CN114877809B
公开(公告)日：2023-10-20
申请号：CN202210590198.8
申请日：2022-05-27
Applicant: 中北大学
IPC: G01B11/02
Abstract: 本发明属于位移测量系统技术领域，具体涉及一种基于二维复合平面大量程光栅结构的位移测量系统，所述激光器的光路方向上设置有半透半反平面镜，所述半透半反平面镜的透射光路上设置有反射镜，所述上层二维复合平面大量程刻度光栅设置在半透半反平面镜和反射镜的反射光路上，所述上层二维复合平面大量程刻度光栅的光路方向上分别设置有放大透镜和下层四象限光栅，所述放大透镜的光路方向上设置有CCD摄像机，所述CCD摄像机上设置有上层光栅参考代码标记处图像。本发明中的二维复合大量程位移测量运用光学自成像原理，采用双层纳米二维平面光栅面内运动位移检测的方式来实现二维平面内的位移检测和精确位置定位。
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公开(公告)号：CN116819124A
公开(公告)日：2023-09-29
申请号：CN202310726048.X
申请日：2023-06-19
Applicant: 中北大学
IPC: G01P15/093 , G02B6/35 , G02B6/124 , G01P1/00
Abstract: 本发明属于微机电系统和微惯性器件技术领域，具体涉及一种基于纳米波导端面耦合的离面微光机电加速度计，包括光栅、输入纳米波导、输出纳米波导，所述光栅与输入纳米波导耦合连接，所述输出纳米波导设置在输入纳米波导的一侧，所述输入纳米波导的端面与输出纳米波导的端面存在重叠面积。本发明利用纳米波导间耦合效率随着相对离面位移变化的特性，通过检测纳米波导输出光功率检测质量块位移量，从而推算输入加速度量。本发明基于光学原理，通过检测波导中光功率变化实现加速度检测，具有免疫电磁干扰和外界环境光干扰的特点。根据微纳波导端面耦合原理，微小的位移也会引起耦合效率的很大变化，因此该器件具有较高的测量灵敏度。
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公开(公告)号：CN114137254B
公开(公告)日：2023-08-04
申请号：CN202111444321.7
申请日：2021-11-30
Applicant: 中北大学
IPC: G01P15/093
Abstract: 本发明属于微机电系统和微惯性器件技术领域，具体涉及一种基于微纳波导倏逝场耦合的单片式光学MEMS加速度计，包括输入硅纳米线、弯曲硅纳米线、输出硅纳米线、质量块、悬臂梁、支撑结构，所述弯曲硅纳米线固定在质量块上，所述弯曲硅纳米线的一端与输入硅纳米线耦合，所述弯曲硅纳米线的另一端与输出硅纳米线耦合，所述质量块通过悬臂梁与支撑结构连接，所述输入硅纳米线、弯曲硅纳米线均固定在支撑结构上。本发明基于光学原理，通过检测波导中光功率变化实现加速度检测，具有免疫电磁干扰和外界环境光干扰的特点；根据微纳波导倏逝场耦合原理，极其微小的位移将会引起耦合效率的剧烈变化，具有很高的测量灵敏度。
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公开(公告)号：CN113916208B
公开(公告)日：2023-03-17
申请号：CN202111170211.6
申请日：2021-10-08
Applicant: 中北大学
IPC: G01C19/5621
Abstract: 本发明属于纳米光栅三轴MEMS陀螺技术领域，具体涉及一种减小交叉耦合串扰的纳米光栅三轴MEMS陀螺，包括上层光栅、下层光栅、驱动磁体、底座，所述上层光栅、下层光栅、驱动磁体均设置在底座内，所述上层光栅设置在下层光栅上，所述下层光栅设置在驱动磁体上。本发明通过使用SOI加工方案，同时将陀螺结构实现高度对称的状态，使得x,y轴光栅陀螺的重心位于结构的中心处，有效的避免了交叉耦合对三轴陀螺测试带来的影响，提高了光栅陀螺的灵敏度。同时本发明采用阳极键合和SOI加工工艺，可以实现对面内双层光栅之间的距离精确控制，提高了三轴陀螺的灵敏度。
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