光纤法-珀压力传感器在高精度测量的过程中，测量环境的温度会对测量精度产生很大的影响。温度自校正式双法-珀光纤压力传感器结构中存在前后两个法-珀腔，前端法-珀腔同时感应压力和温度变化，后端法-珀腔只能感应温度变化，作为温度参考，并且后端法-珀腔的腔长是前端珀腔腔长的1.5~2倍。采用基于白光干涉解调方法，解调出两路干涉信号，通过判定这两路干涉信号的位置来实现压力测量及温度校正。具体的温度校正方法是温度变化时，两个法-珀腔解调信号的位置都会有所漂移，利用后端法-珀腔的解调信号作为参考，实现传感器压力测量以及温度自动校正。并提出了温度自校正双法-珀光纤压力传感器的制作方法及工艺流程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤压力传感器
，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。
技术介绍
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 200 μ m和400 μ m,芯径为190 μ m和360 μ m的多模光纤端面刻蚀出微腔，然后在该端面键合上娃片构成传感器；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-拍罗压力传感器；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500 μ m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 Bussiere,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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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I. 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。本专利技术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，具体内容包括第I、在传感器头芯片内设置前后两个法-珀腔结构，后端法-珀腔的腔长是前端法-珀腔腔长的I. 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；第2、在测量过程中，前端法-珀腔用于同时感受压力和温度变化，后端法-珀腔只用于感受温度变化，作为温度参考；将前端法-珀腔和后端法-珀腔的距离设置在150 μ m 500 μ m之间，可以认为两个法-珀腔是在相同的温度条件下；即在相同的温度影响下，前端法-珀腔和后端法-珀腔两者的腔长均发生了漂移，而前端法-珀腔腔长的变化是温度和压力共同影响的结果， 后端法-珀腔腔长的变化只受温度影响；第3、当压力作用时，前端法-珀腔的腔长改变，通过对前端法-珀腔反射信号的解调，获得前端法-珀腔腔长受温度和压力共同变化影响的漂移量；第4、通过对后端法-珀腔反射信号的解调，获得后端法-珀腔腔长受温度变化影响的漂移量，将后端法-珀腔腔长的漂移量作为参考量；第5、将前端法-珀腔腔长的漂移量与后端法-珀腔腔长的漂移量进行比较运算， 消除由温度引起的前端法-珀腔腔长的漂移量，得到法-珀光纤压力传感器的温度自校正， 实现对压力的准确测量。根据以上方法，本专利技术提供了温度自校正式双法-珀光纤压力传感器，该传感器包括传感器头芯片、传感器体和传输光纤，所述的传感器头芯片具有两种不同结构，第一种传感器头芯片的结构为四层结构，包括第一层为单晶硅晶圆片1，其作用是作为弹性膜片，感受压力，单晶硅晶圆片下表面16作为前端法-珀腔的第二个反射面；第二层为第一 Pyrex玻璃晶圆片2，在第一 Pyrex玻璃晶圆片2的上表面加工第一圆形浅坑10，该第一圆形浅坑10即为前端法-珀腔，第一圆形浅坑10的深度即为前端法-珀腔的腔长；第一圆形浅坑10底部镀反射率为R3的第三反射膜15，该反射膜15作为前端法-珀腔的第一个反射面；Pyrex玻璃晶圆片2下表面镀反射率为R2的第二反射膜14， 该反射膜14作为后端法-珀腔的第二个反射面；第二层为环状娃晶圆片18,其作用是支撑起后端法-拍腔,环状娃晶圆片18的厚度即为后端法-珀腔的腔长；第四层为第二 Pyrex玻璃晶圆片3，在第二 Pyrex玻璃晶圆片3的上表面镀一层反射率为R1的第一反射膜13，该反射膜13作为后端法-珀腔的第一个反射面；Pyrex玻璃晶圆片3下表面加工一个浅坑7,用于光纤定位。第二种传感器头芯片的结构为三层结构，包括第一层为单晶硅晶圆片1，其作用是作为弹性膜片，感受压力，单晶硅晶圆片I下表面16作为前端法-珀腔的第二个反射面；第二层为第一 Pyrex玻璃晶圆片2，在第一 Pyrex玻璃晶圆片2上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：江俊峰，刘铁根，尹金德，刘琨，王少华，孟祥娥，王双，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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