[发明专利]光纤湿度传感器及形成方法

说明书

本发明提供了一种光纤湿度传感器及形成方法，包括：湿敏薄膜，用于吸收水分；第一支撑结构，湿敏薄膜位于第一支撑结构的第一面；应变梁，与第一支撑结构连接，应变梁受力能产生形变；第一高反膜，位于第一支撑结构的第二面；第二高反膜，与第一高反膜相对且对准第一高反膜，第一高反膜和第二高反膜之间形成FP腔体，并且第一高反膜和第二高反膜之间的距离为FP腔体的腔长。在本发明中，湿敏薄膜吸收了水分以后内部应力发生变化导致第一支撑结构发生形变，从而改变FP腔体的腔长，导致FP腔输出的干涉光的波长发生改变，通过读取FP腔输出的干涉光的波长可以准确地得知环境湿度。本发明可以在任何恶劣环境下使用，并且提高了测量精度。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其是涉及一种光纤湿度传感器及形成方法。

背景技术

环境湿度和环境温度是影响人体舒适度的两个重要因素；同时，湿度还是影响一些设备：如高阻抗电路、静电敏感器件、高电压设备等可靠工作的重要因素；对于很多材料和制成品来说，湿度也是影响其储存和使用的重要因素。湿度的检测通常采用与水分子浓度有关的物理效应。随之对湿度测量要求的不断提高，现有技术的气吸式湿度计已经不能满足现实应用的要求。

近年来，随之MEMS技术的发展，基于MEMS微纳加工的技术湿度传感器得到了广泛的研究和大量的使用。最常见的MEMS湿度传感器是电容检测式和电阻检测式。电容式MEMS湿度传感器，通常采用湿敏的材料(聚合物或氧化物电介质)作为上、下两个电容极板之间的介电层，同时将电容上级板做成多孔的形式，允许外界水分子与湿敏介电层充分接触并被吸收。当中间介电层吸湿以后介电常数将发生改变，从而引起电容大小的改变。通过将此电容的改变量转换为电压、频率或数字的变化最终得到外界湿度的信息。电阻式湿度传感器通常采用了某些非金属的导体电阻率受环境湿度影响较大的现象，将湿度感应材料沉积在叉指电极的顶部以提供大的接触面积。当上层材料吸收水分子后，电极间的电阻率发生变化，随后通过电路测量得到湿度的信息。

然而，在一些存在电磁干扰、供电困难或不能使用电传感器的场合，现有技术的电容式MEMS湿度传感器的使用将会受到限制。因此，需要一种湿度传感器，以使得湿度传感器可以在恶劣环境下的使用，同时具有测量精度高的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤湿度传感器及形成方法，可以在恶劣环境下使用，并且可以提高测量精度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种光纤湿度传感器，包括：

湿敏薄膜，用于吸收大气中的水分；

第一支撑结构，包括相对的第一面和第二面，所述湿敏薄膜位于所述第一支撑结构的第一面；

应变梁，与所述第一支撑结构连接，所述应变梁受力能产生形变；

第一高反膜，位于所述第一支撑结构的第二面；

第二高反膜，与所述第一高反膜相对并且对准所述第一高反膜，所述第一高反膜和所述第二高反膜之间形成FP腔体，并且所述第一高反膜和所述第二高反膜之间的距离为FP腔体的腔长；以及

第二支撑结构，包括相对的第一面和第二面，所述第二高反膜位于所述第二支撑结构的第一面。

可选的，在所述的光纤湿度传感器中，还包括框架，用于支撑所述应变梁，所述框架位于所述应变梁和所述第二支撑结构之间，所述框架一端与所述应变梁连接，另一端与所述第二支撑结构连接。

可选的，在所述的光纤湿度传感器中，所述应变梁的表面和所述第一支撑结构的表面位于同一平面。

可选的，在所述的光纤湿度传感器中，所述应变梁为弯曲的条形形状，一端连接所述支撑结构，另一端连接所述框架。

可选的，在所述的光纤湿度传感器中，所述第一支撑梁结构的横截面为方形，每个边均至少连接有一个所述应变梁。