[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

技術領域

本發明涉及光纖壓力傳感器技術領域，該傳感器可以用于液體、氣體的相對壓力和絕對壓力檢測及其溫度校正。

背景技術

光纖法-珀壓力傳感器是光纖壓力傳感器中的一種，它通常由光纖端面和膜片端面構成法布里-珀羅微諧振腔，當壓力作用在膜片上將使膜片變形，而使得法-珀腔長發生變化，從而實現傳感。

近年來，隨著對光纖法-珀壓力傳感器研究的不斷深入，科研人員提出了一些設計方案，如2001年Don?C.Abeysinghe等(Don?C.Abeysinghe，Samhita?Dasgupta，Joseph?T.Boyd，Howard?E.Jackson，A?Novel?MEMS?pressure?sensor?fabricated?on?an?optical?fiber，IEEE?Photonics?Technology?Letters，2001，139：993-995)在包層直徑分別為200μm和400μm，芯徑為190μm和360μm的多模光纖端面刻蝕出微腔，然后在該端面鍵合上硅片構成傳感器；2005年Juncheng?Xu等(Juncheng?Xu，Xingwei?Wang，Kristie?L.Cooper，Anbo?Wang，Miniature?all-silica?fiber?optic?pressure?and?acoustic?sensors，Optics?Letters，2005，30(24)：3269-3271)利用氫氟酸蝕刻大芯徑的石英光纖獲得石英膜片，石英膜片熔接于毛細管端面處，切割的單模光纖端面伸入到該毛細管中就與石英膜片構成了光纖法布里-珀羅壓力傳感器；2006年Xiaodong?Wang等(Xiaodong?Wang，Baoqing?Li，Onofrio?L.Russo，et.al.，Diaphragm?design?guidelines?and?an?optical?pressure?sensor?based?on?MEMS?technique，Journal?of?microelectronics，2006，37：50-56)在500μm厚的Pyrex玻璃微加工出微腔體，然后硅片鍵合在Pyrex玻璃上，并和伸入腔體的光纖端面構成了光纖法布里-珀羅腔；2006年王鳴等(王鳴，陳緒興，葛益嫻等，法布里-珀羅型光纖壓力傳感器及其制作方法，專利申請號：200610096596.5)利用單晶硅晶圓片，玻璃圓管，光纖法蘭盤和光纖插頭構建了光纖法布里-珀羅腔；2010年Claude?Belleville等(Claude?Belleville，Sylvain?Bussière，Richard?Van?Neste，FIBER?OPTIC?PRES?SURE?SENSOR?FOR?CATHETER?USE，United?States?Patent，Patent?NO.：7,689,071B2)利用氫氟酸腐蝕玻璃晶圓片，形成圓形淺坑，再在圓形淺坑底部鍍50％的反射介質膜，并在淺坑頂部采用陽極鍵合的方式，真空鍵合單晶硅晶圓片和玻璃晶圓片，腐蝕淺坑底部的反射介質膜和單晶硅晶圓片構成法布里-珀羅腔，腐蝕深度即為腔長。

但是，目前所設計光纖法布里-珀羅傳感器不能自動進行溫度校正，在測量過程中，溫度變化時，傳感器的組成材料由于熱脹冷縮效應，將會導致法-珀腔腔長的變化。在解調過程中，溫度引起的腔長的變化，被視為壓力所引起的腔長改變，從而導致解調壓力值與實際壓力值有所偏差。

發明內容

本發明目的是解決現有光纖法布里-珀羅傳感器不能自動進行溫度校正，從而導致解調壓力值與實際壓力值有所偏差的問題。提供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和溫度自校正壓力傳感器及其制作方法。

本發明所述的具有溫度自校正功能的雙法-珀光纖壓力傳感器及溫度自校正方法，對于降低測量偏差，提高測量精度具有非常重要的意義。

本發明傳感器可以避免傳統光纖法-珀傳感器無法進行溫度自校正的缺點。

該種雙法-珀光纖壓力傳感器存在前后兩個法-珀腔，在測量過程中，前端法-珀腔同時感受壓力和溫度，后端法-珀腔只感受溫度變化，作為溫度參考。并且后端法-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。最后通過對兩路解調信號的分析，降低或消除溫度對解調壓力值得影響，從而使傳感器的測量精度得到很大的提高。

本發明提供的溫度自校正式雙法-珀光纖壓力傳感器溫度自校正方法，具體內容包括：