光纖壓力傳感器作為一種新型的壓力傳感器,具有微小型、高靈敏度、高精度以及抗電磁干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)等領(lǐng)域。石墨烯具有厚度薄、斷裂強(qiáng)度大的優(yōu)點(diǎn),將石墨烯用作壓力敏感膜材料可以極大地提高壓力傳感器的靈敏度。因此,本論文設(shè)計(jì)并制作了一種基于石墨烯薄膜的光纖微壓傳感器,并介紹了傳感器的設(shè)計(jì)、制作以及測試。利用遺傳算法的小波變換神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對該傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償,消除溫度變化產(chǎn)生的誤差。主要工作如下:本文設(shè)計(jì)了一種基于石墨烯薄膜的光纖法珀微壓傳感器。從理論上,研究分析了敏感膜厚度與膜反射率的關(guān)系,并使用ANSYS有限元仿真軟件建模分析了薄膜的力學(xué)特性。利用光傳輸矩陣?yán)碚撗芯糠治隽朔ㄅ那粚鞲衅髡w性能的影響,最終獲得了法珀腔腔長的最佳取值范圍是40～60μm。本文利用化學(xué)腐蝕的方法制作了一個(gè)法珀腔,通過腐蝕多模光纖得到了長度約為52.71μm的法珀腔,并粘附石墨烯薄膜得到一個(gè)光纖法珀傳感器。然后對該傳感器進(jìn)行封裝和性能測試,最后通過溫度補(bǔ)償消除了溫度對傳感器性能的影響。室溫條件下,在0-0.1MPa的壓力范圍內(nèi),敏感膜的最大撓度變化約為5.16μm,靈敏度約為51.6n... 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１光纖壓力傳感器測壓系統(tǒng)示意圖??１．２．２國內(nèi)夕卜的研究現(xiàn)狀??

圖１－２非本征型光纖傳感器??Ｊｉｅ?Ｚｈｏｕ等人用ＭＥＭＳ技術(shù)加工制作了一種光纖法珀干涉型ＭＥＭＳ壓力傳感器，??如下圖１－３所示。使用ＨＦ溶液腐蝕玻璃得到法珀腔，使用ＫＯＨ溶液腐蝕單晶娃，得??到單晶硅敏感膜，根據(jù)陽極鍵合法將兩者鍵合，將傳感器芯片與光纖對準(zhǔn)后，用環(huán)氧樹??脂進(jìn)行粘合。采用這種方法得到的光纖傳感器，不僅具有穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)，同時(shí)還具有??良好的壓敏特性，缺點(diǎn)是膜厚難以控制以及玻璃底部較為粗糙�？傮w來說，這種工藝使??用的范圍更廣泛。??單晶娃?＿＿＿＿??：：：：?：：：：：：：：：：：：?＾?、＼?Ｉ：：：：：：：：：：??玻璃＾＾卜⑴；丨＇；：卜；‘丨⑴：ｎ…上??＾?布里－珀羅腔??光纖’’??圖１－３體硅工藝制作的光纖法珀干涉型ＭＥＭＳ壓力傳感器??２００８年，美國康奈爾大學(xué)研宄分析了石墨烯薄膜的不透氣性［２°］［２１］。２０１１年，新加??坡Ａ－ｓｔａｒ研宄所研究分析了以硅為基底的石墨烯圓膜片，根據(jù)分子動(dòng)力學(xué)的理論對石??墨�。諈堑淖畲髴�(yīng)力載荷進(jìn)彳丁了實(shí)驗(yàn)仿真ｌ２２Ｌ實(shí)驗(yàn)結(jié)果為３２Ｎ／ｍ。同年，伊朗Ｇｕｉｌａｎ大??學(xué)研究分析了多層石墨烯薄膜的振動(dòng)特性［２３］。２０１２年，瑞典ＫＴＨ皇家理工學(xué)院設(shè)計(jì)??并制作了一種懸浮石墨烯壓力傳感器［２４］；其后

＾￣■??圖１－２非本征型光纖傳感器??Ｊｉｅ?Ｚｈｏｕ等人用ＭＥＭＳ技術(shù)加工制作了一種光纖法珀干涉型ＭＥＭＳ壓力傳感器，??如下圖１－３所示。使用ＨＦ溶液腐蝕玻璃得到法珀腔，使用ＫＯＨ溶液腐蝕單晶娃，得??到單晶硅敏感膜，根據(jù)陽極鍵合法將兩者鍵合，將傳感器芯片與光纖對準(zhǔn)后，用環(huán)氧樹??脂進(jìn)行粘合。采用這種方法得到的光纖傳感器，不僅具有穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)，同時(shí)還具有??良好的壓敏特性，缺點(diǎn)是膜厚難以控制以及玻璃底部較為粗糙�？傮w來說，這種工藝使??用的范圍更廣泛。??單晶娃?＿＿＿＿??：：：：?：：：：：：：：：：：：?＾?、＼?Ｉ：：：：：：：：：：??玻璃＾＾卜⑴；丨＇；：卜；‘丨⑴：ｎ…上??＾?布里－珀羅腔??光纖’’??圖１－３體硅工藝制作的光纖法珀干涉型ＭＥＭＳ壓力傳感器??２００８年，美國康奈爾大學(xué)研宄分析了石墨烯薄膜的不透氣性［２°］［２１］。２０１１年，新加??坡Ａ－ｓｔａｒ研宄所研究分析了以硅為基底的石墨烯圓膜片，根據(jù)分子動(dòng)力學(xué)的理論對石??墨�。諈堑淖畲髴�(yīng)力載荷進(jìn)彳丁了實(shí)驗(yàn)仿真ｌ２２Ｌ實(shí)驗(yàn)結(jié)果為３２Ｎ／ｍ。同年

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3094558