[發明專利]雙法-珀光纖壓力傳感器溫度自校正及其制作方法

有效

• 申請號: 201210077635.2
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102607761A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 江俊峰;劉鐵根;尹金德;劉琨;王少華;孟祥娥;王雙
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02;G01L1/24
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書

1.一種溫度自校正式雙法-珀光纖壓力傳感器溫度自校正方法，其特征在于該方法的具體內容包括：

第1、在傳感器頭芯片內設置前后兩個法-珀腔結構，后端法-珀腔的腔長是前端法-珀腔腔長的1.5～2倍，這樣可以保證前后兩個法-珀腔的解調信號不會重疊；

第2、在測量過程中，前端法-珀腔用于同時感受壓力和溫度變化，后端法-珀腔只用于感受溫度變化，作為溫度參考；

將前端法-珀腔和后端法-珀腔的距離設置在150μm～500μm之間，可以認為兩個法-珀腔是在相同的溫度條件下；即在相同的溫度影響下，前端法-珀腔和后端法-珀腔兩者的腔長均發生了漂移，而前端法-珀腔腔長的變化是溫度和壓力共同影響的結果，后端法-珀腔腔長的變化只受溫度影響；

第3、當壓力作用時，前端法-珀腔的腔長改變，通過對前端法-珀腔反射信號的解調，獲得前端法-珀腔腔長受溫度和壓力共同變化影響的漂移量；

第4、通過對后端法-珀腔反射信號的解調，獲得后端法-珀腔腔長受溫度變化影響的漂移量，將后端法-珀腔腔長的漂移量作為參考量；

第5、將前端法-珀腔腔長的漂移量與后端法-珀腔腔長的漂移量進行比較運算，消除由溫度引起的前端法-珀腔腔長的漂移量，得到法-珀光纖壓力傳感器的溫度自校正，實現對壓力的準確測量。

2.一種溫度自校正式雙法-珀光纖壓力傳感器，包括傳感器頭芯片、傳感器體和傳輸光纖，其特征在于所述的傳感器頭芯片的第一種結構為四層結構，包括：

第一層為單晶硅晶圓片1，其作用是作為彈性膜片，感受壓力，單晶硅晶圓片1下表面16作為前端法-珀腔的第二個反射面；

第二層為第一Pyrex玻璃晶圓片2，在第一Pyrex玻璃晶圓片2的上表面加工第一圓形淺坑10，該第一圓形淺坑10即為前端法-珀腔，第一圓形淺坑10的深度即為前端法-珀腔的腔長；第一圓形淺坑10底部鍍反射率為R₃的第三反射膜15，該反射膜15作為前端法-珀腔的第一個反射面；Pyrex玻璃晶圓片2下表面鍍反射率為R₂的第二反射膜14，該反射膜14作為后端法-珀腔的第二個反射面；

第三層為環狀硅晶圓片18，其作用是支撐起后端法-珀腔，環狀硅晶圓片18的厚度即為后端法-珀腔的腔長；

第四層為第二Pyrex玻璃晶圓片3，在第二Pyrex玻璃晶圓片3的上表面鍍一層反射率為R₁的第一反射膜13，該反射膜13作為后端法-珀腔的第一個反射面；Pyrex玻璃晶圓片3下表面加工淺坑7，用于光纖定位。

3.一種溫度自校正式雙法-珀光纖壓力傳感器，包括傳感器頭芯片、傳感器體和傳輸光纖，其特征在于所述的傳感器頭芯片的第二種結構為三層結構，包括：

第一層為單晶硅晶圓片1，其作用是作為彈性膜片，感受壓力，單晶硅晶圓片1下表面16作為前端法-珀腔的第二個反射面；

第二層為第一Pyrex玻璃晶圓片2，在第一Pyrex玻璃晶圓片2上表面加工第一圓形淺坑10，第一圓形淺坑10底部鍍反射率為R₃的第三反射膜15，該反射膜15作為前端法-珀腔的第一個反射面，第一圓形淺坑10即為前端法-珀腔，第一圓形淺坑10的深度即為前端法-珀腔的腔長；在第一Pyrex玻璃晶圓片2下表面加工第二圓形淺坑9，第二圓形淺坑9底部鍍反射率為R₂的第二反射膜14，該反射膜14作為后端法-珀腔的第二個反射面；

第三層為第二Pyrex玻璃晶圓片3，在第二Pyrex玻璃晶圓片3上表面加工第三圓形淺坑8，第三圓形淺坑8底部鍍反射率為R₁的第一反射膜13，該反射膜13作為后端法-珀腔的第一個反射面；利用CO₂激光器在真空環境中熔接第一Pyrex玻璃晶圓片2的下表面與第二Pyrex玻璃晶圓片3的上表面，第三圓形淺坑8與第二圓形淺坑9組成后端法珀腔腔體，兩者的深度之和即為后端法珀腔的腔長；在第二Pyrex玻璃晶圓片3下表面加工圓形淺坑7，用于光纖定位。