1 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心
2 江苏省气象探测与信息处理重点实验室
3 南京信息工程大学 电子与信息工程学院, 南京 210044
以新型的石墨烯材料为压力敏感膜, 设计了一种基于法布里-珀罗干涉的光纤微压传感器。利用薄膜光学理论, 分析了不同层数石墨烯膜的反射率特性。仿真结果表明, 增加层数可以提高石墨烯膜的反射率。根据光传输矩阵的理论, 研究并模拟了法珀腔的几何参数对反射信号的影响。通过分析对比几种大挠度圆膜应变的理论, 建立了石墨烯薄膜的压力敏感特性模型, 并利用ANSYS静态力学非线性对模型的挠度形变特性进行有限元仿真, 验证了模型的准确性, 为设计制作基于石墨烯薄膜的光纤微压传感器提供了理论基础。
石墨烯膜 微压传感器 法珀干涉 大挠度应变理论 有限元分析 光传输矩阵理论 graphene film micro-pressure sensor Fabry-Perot interference large deflection strain theory finite element analysis optical transmission matrix theory
1 南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044
2 南京信息工程大学 江苏省气象探测与信息处理重点实验室, 南京 210044
3 南京信息工程大学 电子与信息工程学院, 南京 210044
提出了一种新型结构的法布里-珀罗(F-P)腔光纤压力传感器。该传感器基于法布里-珀罗多光束干涉, 利用压力敏感膜的纵向挠度变化带动位移柱的横向位移运动来改变F-P腔的腔长变化。详细阐述了传感器新结构的设计方法及其工作原理, 分析了不同参数对传感器性能的影响。采用ANSYS软件仿真模拟了传感器压力敏感膜在压力作用下的挠度变化。结合现有的MEMS工艺, 可制作出工艺简单、温度系数低、灵敏度高, 且抗电磁干扰的MEMS光纤压力传感器。
光纤压力传感器 MEMS工艺 法布里-珀罗干涉 ANSYS仿真 optical fiber pressure sensor MEMS technology Fabry-Perot interferometry ANSYS simulation
1 南京信息工程大学 1. 电子与信息工程学院
2 2. 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心
3 3. 江苏省气象探测与信息处理重点实验室，南京 210044
阐述了一种利用阳极键合技术加工的光纤法布里珀罗MEMS压力传感器的工作原理，建立了考虑阳极键合产生的热应力作用下边界固支的圆膜受外加压力的薄膜形变量公式。利用有限元分析软件ANSYS对与玻璃环键合后实际结构中的膜片在压力作用下的挠度变化进行模拟，采用麦夸特(LevenbergMarquardt)算法对模拟结果进行拟合修正，曲线拟合度达99.99%，得到了键合后实际结构中硅膜在外加压力作用下的形变量拟合公式。修正公式的曲线与实际ANSYS模拟所得数据拟合曲线的误差小于0.01%。该研究对膜片型光纤压力传感器的结构参数设计和广泛应用具有重要的理论指导意义。
阳极键合 残余热应力 有限元分析 麦夸特算法 anode bonding residual thermal stress finite element analysis LevenbergMarquardt algorithm
