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基于硅微机械F-P腔的新型温度传感器建模与优化设计

赵小强  王曙光  赵勇  
【摘要】:为了测量人体内部、狭窄区域等传统温度传感器无法测量地方的温度,设计了一种新型的硅微机械F—P腔温度传感器,该传感器基于Fabry-Perot腔结构,采用Fabry-Perot多光束干涉机理。该传感器F-P腔的上反射镜由双层膜组成,F-P腔的下反射镜有光纤端面抛光后实现,当被测温度发生变化时, 由于“双膜效应”而导致上反射镜热挠曲,F-P腔的腔长相应变化,从而导致F—P腔输出的光强发生变化,通过测量光强的变化即可测量相应的温度变化。本文建立了F—P腔温度敏感的理论模型,采用ANSYS 有限元分析软件对器件结构进行了热力学分析,给出了优化的双层膜材料和器件结构尺寸,以及输出光强相对被测温度变化的性能仿真曲线,理论分析表明当测量范围在0℃到100℃变化时,该传感器在测量范围内的灵敏度可高达0.6mW/℃。

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