基于波長(zhǎng)解調(diào)的光纖MEMS壓力和溫度傳感器的研究.pdf

1、光纖MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）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)。本文重點(diǎn)介紹了光纖法布里-珀羅干涉型MEMS壓力傳感器的設(shè)計(jì)、制作以及測(cè)試方法，并提出了一種新型的光纖MEMS溫度傳感器。
　　設(shè)計(jì)了一種光纖MEMS微壓傳感器。討論了敏感膜厚度對(duì)壓力敏感膜撓度的影響，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了臺(tái)面膜結(jié)構(gòu)的光纖壓力傳感器，建立了臺(tái)面膜的力學(xué)

2、模型，分析了敏感膜厚度以及臺(tái)面高度對(duì)傳感器性能的影響，并用有限元分析軟件ANSYS仿真模擬了臺(tái)面膜的力學(xué)性能。討論了法-珀腔腔長(zhǎng)對(duì)傳感器性能的影響。
　　考慮傳感器實(shí)際結(jié)構(gòu)，建立了熱應(yīng)力情況下壓力敏感膜撓度的公式。采用控制變量法，分別討論了壓力敏感膜膜厚、半徑以及玻璃管壁厚對(duì)撓度的影響，利用麥夸特(Levenberg-Marquardt)算法對(duì)ANSYS仿真結(jié)果進(jìn)行擬合修正，得到了適用于實(shí)際結(jié)構(gòu)周邊用玻璃管固支情況下壓力敏感膜的公

3、式。
　　研究了傳感器的加工工藝，并搭建了壓力測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試。詳細(xì)討論了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的提取與處理方法，利用雙峰追蹤的峰值解調(diào)法對(duì)從ENLIGHT中提取的大量光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行腔長(zhǎng)計(jì)算。對(duì)制作好的傳感器樣品進(jìn)行線性度、靈敏度性能的測(cè)試，并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　設(shè)計(jì)并制作了一種基于雙金屬效應(yīng)的新型光纖法布里-珀羅MEMS溫度傳感器。研究了傳感器的力學(xué)模型，討論了傳感器的靈敏度，確定了雙金屬材料，并用有限元軟件ANSYS驗(yàn)證了模型的合