光纖法布里—珀羅MEMS壓力傳感器的研究.pdf

1、傳感器的微小型化、多功能、高靈敏度和批量生產(chǎn)能力已是工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)的迫切需求。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器和光纖傳感器仍然是當(dāng)前研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。光纖MEMS壓力傳感器既具備MEMS傳感器體積小、功能強(qiáng)、靈敏度高和易于批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，又具備光纖傳感器傳輸頻帶寬、動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍大、易于組成分布式測(cè)量網(wǎng)的特點(diǎn)。我們研制的光纖MEMS壓力傳感器是對(duì)現(xiàn)有的壓力傳感器技術(shù)的提高和補(bǔ)充，能夠滿足科學(xué)研究和生產(chǎn)需求，有望解決傳感器向微型化發(fā)展和批量

2、生產(chǎn)時(shí)遇到的問題，適用于強(qiáng)電磁干擾、易燃易爆等惡劣環(huán)境，在石油化工和航空航天領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。
　　 設(shè)計(jì)并研制了一種基于相位法解調(diào)的光纖MEMS壓力傳感器。對(duì)光纖法布里-珀羅干涉型MEMS壓力傳感器進(jìn)行了理論分析和數(shù)值模擬，分析了該傳感器各個(gè)參量對(duì)壓力測(cè)量性能的影響。獲得了優(yōu)化的傳感器參數(shù)，設(shè)計(jì)了獨(dú)特的硅膜-玻璃環(huán)-光纖微腔結(jié)構(gòu)，直接結(jié)合商用的光纖和法蘭盤制作傳感器。簡(jiǎn)化了工藝，降低了成本，提高了傳感器的可靠性。建立了傳感器

3、解調(diào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用基于傅立葉變換的相位法解調(diào)傳感器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明傳感器性能良好。
　　 設(shè)計(jì)并研制了一種臺(tái)面膜型的傳感器。建立臺(tái)面膜的力學(xué)模型，推導(dǎo)膜的最大撓度公式。ANSYS仿真模擬平面膜與臺(tái)面膜受壓后撓度變化曲線，并對(duì)其進(jìn)行平行度分析。分析了比較信號(hào)平均效應(yīng)對(duì)兩種膜型的影響。設(shè)計(jì)傳感器的加工步驟，詳細(xì)考慮了雙面對(duì)準(zhǔn)工藝中掩模板的制作。建立傳感器的測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)完成的傳感器的樣品進(jìn)行線性度、重復(fù)性的性能測(cè)試并給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并與平面