【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，NIST表示，研究人員開發(fā)了一種加速度計(jì)，該加速度計(jì)使用激光代替機(jī)械應(yīng)變來產(chǎn)生信號(hào)。它被稱為光機(jī)械加速度計(jì)，只有一毫米厚，可以提供更高的精度。
 

　　NIST設(shè)備由兩個(gè)硅芯片組成，紅外激光在底部芯片進(jìn)入頂部，然后從頂部射出。頂部芯片包含由柔軟的硅梁懸掛的檢測(cè)質(zhì)量，該質(zhì)量?jī)H是人發(fā)寬度的五分之一，這意味著它可以響應(yīng)加速度自由上下移動(dòng)。
 

　　檢驗(yàn)質(zhì)量是所有加速度計(jì)的一部分，包括新的NIST設(shè)備。它是相對(duì)于設(shè)備內(nèi)部的固定參考點(diǎn)進(jìn)行跟蹤的自由移動(dòng)的質(zhì)量。當(dāng)加速度計(jì)減速，加速或切換方向時(shí)，檢測(cè)質(zhì)量與參考點(diǎn)之間的距離會(huì)發(fā)生變化。檢測(cè)質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生可檢測(cè)的信號(hào)。許多常見的電子設(shè)備都使用加速度計(jì)，包括智能手機(jī)，這些智能手機(jī)可以檢測(cè)到何時(shí)拿起電話，從而激活屏幕進(jìn)行查看。
 

　　在NIST設(shè)備中，檢測(cè)質(zhì)量上的鏡面涂層和附著在底部芯片上的微型凹面鏡形成一個(gè)光學(xué)腔。拾取紅外激光的波長(zhǎng)以使其幾乎與腔體的諧振波長(zhǎng)匹配，這使得光在離開兩個(gè)鏡面之間來回多次反彈之前會(huì)逐漸增強(qiáng)強(qiáng)度。
 

　　當(dāng)設(shè)備加速時(shí)，檢測(cè)質(zhì)量移動(dòng)，從而改變了腔的長(zhǎng)度并改變了諧振波長(zhǎng)。這進(jìn)而改變了反射光的強(qiáng)度。通過光學(xué)讀數(shù)，可以將強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換為加速度的量度。
 

　　NIST說，其他加速度計(jì)也使用光，但是NIST設(shè)備的設(shè)計(jì)使測(cè)量更直接，更準(zhǔn)確。該設(shè)備還可以在很大的頻率范圍內(nèi)工作，并且比類似設(shè)備經(jīng)過了更多的測(cè)試。
 

　　它還確實(shí)需要耗時(shí)的定期校準(zhǔn)。NIST說，它可以用作便攜式參考標(biāo)準(zhǔn)來校準(zhǔn)目前市場(chǎng)上的其他加速度計(jì)，以使其更加準(zhǔn)確。
 

　　當(dāng)沒有GPS時(shí)，它對(duì)于改善關(guān)鍵軍事，潛艇和衛(wèi)星系統(tǒng)的慣性導(dǎo)航很有用。NIST的研究人員Jason Gorman，Thomas LeBrun，David Long及其同事在Optica中描述了他們?cè)谠撛O(shè)備上的工作。他們的研究是名為NIST on Chip的NIST計(jì)劃的一部分。
 

　　NIST設(shè)備使科學(xué)家無需校準(zhǔn)即可在從1赫茲到20赫茲的廣泛加速頻率范圍內(nèi)降低測(cè)量的不確定性。研究人員正在做出改進(jìn)，可以將不確定性降低到接近1%。
 

　　它能夠檢測(cè)質(zhì)量小于氫原子直徑的千分之一的位移。光學(xué)機(jī)械加速度計(jì)可以檢測(cè)到小至320億分之a(chǎn)g的加速度，這是對(duì)地球重力加速度的度量。
 

　　NIST說，該靈敏度水平高于目前市場(chǎng)上所有具有類似尺寸和帶寬的加速度計(jì)。