[发明专利]一种微型高灵敏度光纤干涉式压力传感器及其制作方法

摘要

本发明公开了一种微型高灵敏度光纤干涉式压力传感器及其制作方法。该传感器以2D敏感材料薄膜(包括石墨烯膜或二硫化钼膜)为压敏单元，利用光纤干涉方法实现压力信号检测。同时，针对温度对压力测量信号的交叉影响，引入布拉格光栅，结合传感器敏感结构设计与干涉腔封装以及温度误差校正等方法，实现压力传感器的温度误差补偿。因此，所述传感器具有制作简单、体积小、压力/温度双参数测量、灵敏度高、抗电磁干扰等优点，可用于生物医学、航空航天以及工业测控等领域微小尺寸下高灵敏度压力测量。

主权项

1.一种具有温度补偿的基于2D敏感材料薄膜的微型高灵敏度光纤干涉式压力传感器的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1.压力传感器组件选型：选用单层、少层或多层2D敏感材料薄膜、光纤插芯、布拉格光栅、光纤低温封接焊料和单模光纤，所述的光纤插芯为氧化锆陶瓷插芯或玻璃插芯，所述的2D敏感材料薄膜的形状为梁式、圆形、方形、异形或上述不同形状的组合；步骤2.对上述光纤插芯端面进行超声、丙酮、去离子水清洗，之后使用光纤切割刀将单模光纤尾端切平或研磨，通过端面检测仪或显微镜检测光纤插芯端面和单模光纤尾端的平整度；步骤3.将2D敏感材料薄膜转移吸附至清洗后的光纤插芯的一端；步骤4.将单模光纤从已吸附2D敏感材料薄膜的光纤插芯另一端插入，使单模光纤端面和2D敏感材料薄膜构成干涉腔；步骤5.在光纤插芯端面与单模光纤的连接处，封接低温焊料，实现单模光纤和光纤插芯的固接；步骤6.利用光纤熔接机将布拉格光栅熔接入单模光纤，完成膜片式光纤干涉式压力传感器的制作；步骤7.制作出来的基于2D敏感材料薄膜的光纤干涉式压力传感器根据膜片振动与腔长变换规律，并结合布拉格光栅的温度传感特性，实现压力/温度的双参数测量；步骤8.根据单模光纤、光纤插芯与光纤低温封接焊料之间的热膨胀变形，以及2D敏感材料薄膜的热应变特性，对实测的压力/温度数据进行拟合标定和温度误差的非线性校正；步骤9.根据压力/温度数据之间的回归拟合关系，基于2D敏感材料薄膜的光纤干涉式压力传感器实现具有温度补偿的压力解算。