光纤法珀压力传感器信号质量及稳定性研究

《光纤法珀压力传感器信号质量及稳定性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、光纤法珀压力传感器信号质量及稳定性研究ResearchonsignalqualifyandstabilityofOpticalFiberFabry-PerotPressureSensor学科专业：光学工程作者姓名：邹盛亮指导教师：江俊峰教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月摘要光纤法珀压力传感器目前在航天航空、石油化工、能源和建筑等军事和工业民用领域有着重要的应用前景。结合光纤技术和MEMS技术的光纤法珀压力传感器具有体积小、抗电磁干扰能力强、防腐蚀、灵敏度高、适应恶劣环境能力强、一致性好及大批量生

2、产等优势，可满足恶劣环境下对传感器的测量精度和稳定性的要求，受到广泛关注和研究。针对高精度高稳定的压力传感要求，本文开展了光纤法珀压力传感器的信号质量及稳定性研究。本文的具体研究内容包括：1、研究了光纤法珀压力传感头光束传输模型，分析了干涉条纹强度及对比度与反射率及传感头厚度的关系，实现传感器最优信号质量；研究了传感器膜片形变的弹性力学特性模型，分析了传感头尺寸参数对硅膜片形变的影响；分析和介绍了光纤法珀压力传感器的传感头芯片键合机理和键合工艺流程。2、研究了光纤法珀压力传感器信号质量评价指标，进行了信噪比对光纤

3、法珀压力传感解调干涉级次跳变及绝对相位影响的理论分析，搭建了光纤法珀压力传感解调实验测试系统，并进行了不同信噪比下压力解调结果影响的实验研究，分析了不同信噪比下压力解调精度影响，实验结果与理论分析基本一致。3、进行了光纤法珀压力传感器稳定性影响机理及老化方法研究。分析了传感器残余气压及热应力对膜片形变的影响，进行了光纤法珀压力传感器温度老化、压力老化和复合老化方法及效果研究，实验探讨了老化处理对光纤法珀压力传感器稳定性的影响，为实现高精度高稳定光纤法珀压力传感打下基础。关键词：光纤法珀传感，MEMS，阳极键合，信

4、噪比，压力解调，稳定性ABSTRACTOpticalfiberFabry-Perot(F-P)sensorhasbeenwidelyusedinaerospace,petrochemical,energyandconstructionoflilitaryandindustrialfieldsatpresent.OpticalfiberF-PsensorcombiningopticalfibertechnologyandMicro-electroMechanicalSystems(MEMS)technologyca

5、nmeettherequirementsofmeasurementaccuracyandstabilityofsensorinharshenvironments,duetotheadvantagesofsmallsize,anti-electromagneticinterferenceabilityofoutstanding,corrosionresisting,highsensitivity,adaptabilityinharshenvironments,goodconsistencyandbatchprodu

6、ctionandsoon.OpticalfiberF-Psensornowreceivesabroadattentionandresearch.Forhighaccuracyandhighstabilityofpressuresensingrequirements,thepapercarriedouttheresearchonsignalqualityandstabilityofopticalfiberF-Psensor.Inthepaper,specificresearchcontentsinclude:1、B

7、eamtransmissionmodelofsensorheadchipofopticalfiberF-Psensorwasresearched,toanalysistherelationsbetweeninterferencefringeintensity&contrastandthethicknessofsensorhead&reflectivity,toachieveoptimumsensorsignalquality.Elastic-opticmechanicalpropertiesmodelofsens

8、ordiaphgramdeformationwasestablished.Theinfluenceofsizeparametersofsensorheadchiponsilicondiaphragmdeformationwasanalyzed.BondingmechanismandbondingprocessofsensorheadchipofopticalfiberF-