[發(fā)明專利]MEMS光纖氫氣傳感器及形成方法

在審

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• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115684088A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設計）人: 龍亮;郭智慧;鐘少龍;郭涼杰
• 申請（專利權）人: 上海拜安傳感技術有限公司
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45;G01N21/01;G01L1/24;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 上海思捷知識產(chǎn)權代理有限公司 31295
• 代理人: 羅磊

本發(fā)明提供了一種MEMS光纖氫氣傳感器及形成方法，包括：鈀膜，用于吸收氫氣；支撐薄膜，包括第一面和第二面以及側面，鈀膜位于支撐薄膜的第一面；形變梁，連接在支撐薄膜的側面上，受力能產(chǎn)生形變；框架，第一端與形變梁連接；第一反射膜，位于支撐薄膜的第二面；支撐結構，框架的第二端設置在支撐結構的表面；第二反射膜，與第一反射膜相對并且對準第一反射膜，第一反射膜和第二反射膜之間形成FP腔體，并且之間的距離為FP腔體的腔長；檢測光纖，用于向FP腔體發(fā)射激光，以及接收從FP腔體反射的激光，當接收到的激光的波長發(fā)生了變化，通過波長變化可以獲得腔長的變化，從而獲得鈀膜吸收的氫氣的量，從而獲得環(huán)境中氫氣的含量。

技術領域

本發(fā)明涉及傳感器技術領域，尤其是涉及一種MEMS光纖氫氣傳感器及形成方法。

背景技術

由于氫氣的易爆性，因此在工業(yè)生產(chǎn)、家庭安全、環(huán)境監(jiān)測和醫(yī)療等領域?qū)τ跉錃鈧鞲衅鞯男阅芤笤絹碓礁摺Ｄ壳埃忻嫔现饕臍錃鈧鞲衅髦饕譃榘雽w型和電化學型。但在某些場合使用，這兩種傳感器均存在一系列不足：電化學氫氣傳感器易對設備產(chǎn)生腐蝕，氣敏性不夠理想，且需要經(jīng)常更換電解液；半導體氧化物氫氣傳感器的工作溫度通常在200℃～400℃，且因為對大多數(shù)可燃氣體均有響應，因此選擇性差，另外還有結構復雜、響應時間長、壽命短等缺點。

MEMS光纖氫氣傳感器可用于檢測環(huán)境中氫氣的濃度，MEMS光纖氫氣傳感器除了防爆以外，還具有結構簡單、在存在電磁干擾和供電受限的情況下仍然能夠正常工作等優(yōu)點，因此MEMS光纖氫氣傳感器相比傳統(tǒng)的各類氫氣傳感器具有更廣泛的用途。目前常使用的MEMS光纖氫氣傳感器通常通過檢測光強度的變化來檢測環(huán)境的氫氣濃度，但是光強檢測方式精度有限，且容易受到光源強度波動和光纖彎折的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種MEMS光纖氫氣傳感器及形成方法，可以不使用通過檢測光強度的變化來檢測氫氣濃度的方法，從而可以不受光強檢測方式精度的限制，從而不會受到光源強度波動和光纖彎折的影響，進而可以提高檢測精度。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種MEMS光纖氫氣傳感器，包括：

鈀膜，用于吸收氫氣；

支撐薄膜，用于支撐所述鈀膜，所述支撐薄膜包括相對的第一面和第二面以及連接在所述第一面和第二面之間的側面，所述鈀膜位于所述支撐薄膜的第一面；

形變梁，連接在所述支撐薄膜的側面上，所述形變梁受力能產(chǎn)生形變；

框架，用于支撐所述形變梁，所述框架的第一端與所述形變梁連接；

第一反射膜，位于所述支撐薄膜的第二面；

支撐結構，具有通孔，所述框架的第二端設置在所述支撐結構的表面；

第二反射膜，位于所述通孔內(nèi)，所述第二反射膜與所述第一反射膜相對并且對準所述第一反射膜，所述第一反射膜和所述第二反射膜之間形成FP腔體，并且所述第一反射膜和所述第二反射膜之間的距離為FP腔體的腔長；以及

檢測光纖，用于向所述FP腔體發(fā)射激光，以及接收從所述FP腔體反射的激光。

可選的，在所述的MEMS光纖氫氣傳感器中，所述形變梁為長方體的形狀，所述形變梁的一端連接在所述支撐薄膜的側面，另一端連接在所述框架上。

可選的，在所述的MEMS光纖氫氣傳感器中，所述支撐薄膜具有四個側面，每個所述側面均至少連接一個形變梁，每個所述側面連接的形變梁的數(shù)量相同。

可選的，在所述的MEMS光纖氫氣傳感器中，所述第一反射膜的軸線和所述第二反射膜的軸線重合。

可選的，在所述的MEMS光纖氫氣傳感器中，所述通孔的徑向與所述第二反射膜的軸線重合。

可選的，在所述的MEMS光纖氫氣傳感器中，所述檢測光纖位于所述通孔內(nèi)。