低溫度系數(shù)光纖MEMS壓力傳感器的設(shè)計與制造.pdf

1、傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，它與通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)構(gòu)成現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。在各種傳感器中，壓力傳感器是應(yīng)用最為廣泛的一種?？紤]到目前使用的硅壓力傳感器主要是擴(kuò)散硅壓力傳感器，雖然其在目前技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但在強(qiáng)電磁干擾、易燃易爆等場所并不能使用。我們設(shè)計制造的光纖MEMS壓力傳感器集光纖傳感器傳輸頻帶寬、動態(tài)測量范圍大、易于組成分布式測量網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)及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)于一身，有

2、望填補(bǔ)傳統(tǒng)傳感器在強(qiáng)電磁干擾、易燃易爆場合不能使用的空缺，在石油化工和航天航空等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。 研究了光纖MEMS壓力傳感器基于法布里—珀羅腔干涉的基本傳感機(jī)理，建立了光纖MEMS壓力傳感器的基本光學(xué)及力學(xué)模型，著重考慮并分析了光纖MEMS壓力傳感器的溫度效應(yīng)，提出了低溫度系數(shù)光纖MEMS壓力傳感器的設(shè)計并成功制造出傳感器若干。實(shí)驗(yàn)證明，新的結(jié)構(gòu)使得光纖MEMS壓力傳感器受溫度的影響大幅減小，具有了更好的重復(fù)性，同時還

3、繼承了原有傳感器的高精度和高靈敏度。 研究了傳感器的制作過程中所涉及的MEMS加工工藝的基本原理，包括光刻、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)和陽極鍵合技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，研究了傳感器加工工藝，確定了工藝流程，詳細(xì)介紹了傳感器加工步驟。研究MEMS壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，采用標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)來封裝研制的傳感器元件，最后加工出傳感器樣品。 建立了傳感器解調(diào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。對傳感器的基本性能進(jìn)行了理論分析，重點(diǎn)測試了樣品的重復(fù)性、遲滯、線性