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《硅基光纤压力传感器的设计与关键技术研究》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、哈尔滨丁业人学1_学硕1丁学位论文摘要法布里一拍罗(Fabry-Perot)千涉型光纤压力传感器具有高灵敏度、多功能性、抗电磁干扰等优点，在微型传感器领域已经被广泛地研究开来，但是器件制作的复杂性限制了此种传感器的商品化。本文对硅基光纤压力传感器的原理进行了研究，设计了一种新型结构的硅基压力传感器，对关键工艺进行了新的设计及研究，利用MEMS工艺制作并初步封装了此种器件，最后测试了所制作的器件的性能。为使膜片尽可能实现平面偏移，根据硅基光纤压力传感器己有的结构形式，设计了一种新型的台面膜片式硅基传感元件，利用有限元分析软件ANSYS5.7
2、对设计的膜片进行了模拟，确定了压力线性测量范围。利用各向异性腐蚀技术，采用双面腐蚀的方法，在浓度为33%,温度为70℃的KOH腐蚀溶液中刻蚀出硅压力膜片。结构表明，腐蚀时间较短，而且实现了Si0:对硅原片的有效保护，并且刻蚀表面质量较好。为精确调节Fabry-Perot腔内两反射镜(硅压力膜片和镀膜玻璃组成)的平行，将器件做成分立式结构，采用望远镜对硅压力膜片和镀膜玻璃分别调焦的方法来实现。在光学平台上搭建了光路测试系统，对所制作的传感元件进行了测试，测试结果表明，硅膜片的受压弯曲存在信号平均效应，但是，器件的半周期输出响应与模拟结果相近
3、，器件的性能与Fabry-Perot干涉原理、器件的压力测量原理相符。关键词硅基光纤压力传感器;Fabry-Perot干涉;各向异性腐蚀哈尔滨T业人学工学硕1学位论文AbstractFabry-Perotinterferometrybasedopticalpressuresensorhasmanyadvantagessuchashighsensitivity,versatility,immunitytoenvironmentalnoise,soithasbeenwidelydevelopedinthefieldofmicrosensor.
4、However,duetothecomplexityofthefabrication,ithasnotbeenextensivelycommercialized.Inthisthesis,wehaveresearchedthetheoryofFabry-Perotinterferometrybasedsiliconpressuresensor,designedasiliconpressuresensorwithnewstructure,developedthekeyfabricationtechnology,fabricatedthisk
5、indofcomponentandtestedtheperformanceofthecomponentfabricated.Inthisthesis,anewdiaphragm-with-a-bosssiliconpressuresensorhasbeendesignedtogetplanerdeflectionofthediaphragm.Inaddition,thiskindofcomponenthasbeensimulatedwiththefiniteelementanalysissoftware---ANAYS5.7.Inaddi
6、tion,thelinearrangeofpressurehasbeendetermined.Thesilicondiaphragmhasbeenfabricatedin33%and700CKOHsolutionwithdoublesidesetchedsimultaneously.TheresultindicatesthattheetchingtimeisshortandsiliconcanbeprotectedwellbySi02.Besides,anisotropicsolutionKOHprovidesahighdegreeoff
7、latnessforthediaphragm.Inordertogetpreciseparallelism,thetworeflectingmirrorsaretakenapart.Inaddition,thesiliconpressurediaphragmandtheopticalglassdepositedthinfilmareadjustedindividuallywithtelescope.Opticaltestsystemhasbeensetupintheopticalplatformandthesensingelementha
8、sbeentested.Theoutputresponseindicatesthatthe"signalaveragingeffect"happensduetothedegradationof
