基于MEMS芯片的单质量块三轴光纤加速度计，具有超低噪声水平
光学
2025-08-27 v1 应用物理
摘要
高精度三轴加速度检测在地震波探测、地质资源勘探和航空航天系统中具有关键应用。法布里-珀罗（FP）光学传感器因其紧凑的尺寸和抗电磁干扰能力而在这些领域获得广泛应用。然而，传统的三轴测量主要依赖于组装多个单轴换能器，这引入了诸如器件体积增大和未对准误差等限制。在本文中，我们展示了一种基于MEMS的单片集成三轴光学加速度计，它集紧凑尺寸、极低噪声和低串扰于一体。该三轴传感结构采用共享质量块，与传统的多芯片组装三轴光学加速度计相比，实现了显著的小型化。面内传感通过折叠弹簧梁实现，而面外检测则利用具有加宽中心段的U形悬臂梁来抑制交叉轴灵敏度并增强机械响应度。实验结果表明，其工作带宽为1~35 Hz，最小可检测加速度为4.12 ng/√Hz，串扰低于0.023%。该紧凑型传感器的尺寸为16 mm × 16 mm × 0.5 mm。这种光学加速度计在三轴方向上实现了纳g级分辨率，展示了在地震波检测和其他精密振动监测领域应用的强大潜力。
引用
@article{arxiv.2508.18981,
title = {MEMS chip-based single proof-mass triaxial fiber-optic accelerometer with ultra-low noise level},
author = {Chaoyue Liu and Ping Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.18981},
year = {2025}
}
备注
13 pages,7 figures