[发明专利]双法-珀光纤压力传感器温度自校正及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤压力传感器技术领域，该传感器可以用于液体、气体的相对压力和绝对压力检测及其温度校正。

背景技术

光纤法-珀压力传感器是光纤压力传感器中的一种，它通常由光纤端面和膜片端面构成法布里-珀罗微谐振腔，当压力作用在膜片上将使膜片变形，而使得法-珀腔长发生变化，从而实现传感。

近年来，随着对光纤法-珀压力传感器研究的不断深入，科研人员提出了一些设计方案，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)在包层直径分别为200μm和400μm，芯径为190μm和360μm的多模光纤端面刻蚀出微腔，然后在该端面键合上硅片构成传感器；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)利用氢氟酸蚀刻大芯径的石英光纤获得石英膜片，石英膜片熔接于毛细管端面处，切割的单模光纤端面伸入到该毛细管中就与石英膜片构成了光纤法布里-珀罗压力传感器；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玻璃微加工出微腔体，然后硅片键合在Pyrex玻璃上，并和伸入腔体的光纤端面构成了光纤法布里-珀罗腔；2006年王鸣等(王鸣，陈绪兴，葛益娴等，法布里-珀罗型光纤压力传感器及其制作方法，专利申请号：200610096596.5)利用单晶硅晶圆片，玻璃圆管，光纤法兰盘和光纤插头构建了光纤法布里-珀罗腔；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)利用氢氟酸腐蚀玻璃晶圆片，形成圆形浅坑，再在圆形浅坑底部镀50％的反射介质膜，并在浅坑顶部采用阳极键合的方式，真空键合单晶硅晶圆片和玻璃晶圆片，腐蚀浅坑底部的反射介质膜和单晶硅晶圆片构成法布里-珀罗腔，腐蚀深度即为腔长。

但是，目前所设计光纤法布里-珀罗传感器不能自动进行温度校正，在测量过程中，温度变化时，传感器的组成材料由于热胀冷缩效应，将会导致法-珀腔腔长的变化。在解调过程中，温度引起的腔长的变化，被视为压力所引起的腔长改变，从而导致解调压力值与实际压力值有所偏差。

发明内容

本发明目的是解决现有光纤法布里-珀罗传感器不能自动进行温度校正，从而导致解调压力值与实际压力值有所偏差的问题。提供一种温度自校正式双法-珀光纤压力传感器温度自校正方法和温度自校正压力传感器及其制作方法。

本发明所述的具有温度自校正功能的双法-珀光纤压力传感器及温度自校正方法，对于降低测量偏差，提高测量精度具有非常重要的意义。

本发明传感器可以避免传统光纤法-珀传感器无法进行温度自校正的缺点。

该种双法-珀光纤压力传感器存在前后两个法-珀腔，在测量过程中，前端法-珀腔同时感受压力和温度，后端法-珀腔只感受温度变化，作为温度参考。并且后端法-珀腔的腔长是前端法-珀腔腔长的1.5～2倍，这样可以保证前后两个法珀腔的解调信号不会重叠。最后通过对两路解调信号的分析，降低或消除温度对解调压力值得影响，从而使传感器的测量精度得到很大的提高。

本发明提供的温度自校正式双法-珀光纤压力传感器温度自校正方法，具体内容包括：