[发明专利]光纤MEMS压力传感器F-P腔内残余压力测量系统及方法

摘要

本发明公开了一种光纤MEMS压力传感器F‑P腔内残余压力测量系统及方法，该系统包括低相干光源、3dB耦合器、MEMS压力传感器、空气压力舱、恒温箱、压力控制系统、腔长解调仪、数据采集卡和计算机，该方法包括步骤：在两个不同的温度下，通过气压控制系统，利用反射光进行腔长测量，分别对待测光纤MEMS压力传感器进行标定，建立单色频率绝对相位与外界压力的对应关系；对这两组测量数据进行线性拟合，找到所有腔长相等时对应的外界压力值，代入所述理论公式进行计算即可得到膜片平坦状态时的残余气压。与现有技术相比，本发明通过对传感器整体结构不做改动的测量手段，在传感器级别达成可靠的F‑P腔内部残余压力测量目的，可用于评估传感器键合质量。

主权项

一种光纤MEMS压力传感器F‑P腔内残余压力测量系统，其特征在于，该系统包括低相干光源(13)、3dB耦合器(14)、MEMS压力传感器(16)、空气压力舱(17)、恒温箱(15)、压力控制系统、腔长解调仪(24)、数据采集卡(23)和计算机(22)；其中，所述压力传感器(16)置于空气压力舱(17)内，并将空气压力舱(17)密封；所述空气压力舱(17)中的压力通过压力控制系统控制压力的变化，使得外界压力(4)进行压力变化扫描，所述压力控制系统由压力控制仪(21)、真空泵(19)和空气压缩机(20)构成，所述压力控制系统和所述空气压力舱(17)之间、以及所述压力控制系统的各部件之间通过气管(18)联接；所述MEMS压力传感器(16)包括基底(1)与膜片(2)构成的一个F‑P腔(3)，残余压力(5)密封在F‑P腔(3)之中；低相干光源(13)经过光纤(9)输出的一部分光在镀在基底(1)上的半透半反射膜(6)发生第一次反射，形成反射参考光(10)；其余部分光传播到膜片(2)内表面(7)上发生第二次反射，形成反射传感光(11)；反射参考光(10)与反射传感光(11)形成干涉，干涉信号中包含光程差信息；密闭在F‑P腔(3)中的气体受温度影响膨胀或收缩，与加在膜片(2)外部的气压(4)共同作用，影响膜片(2)的弹性形变；反射光参考光(10)和反射传感光(11)(经过3dB耦合器(14)后，进入腔长解调仪(24)，腔长解调结果通过数据采集卡(23)输入到计算机(22)进行进一步数据处理。