基于MEMS的隔膜模拟,制造和测试基于MEMS的高温光纤FP加速度计

科学领域:

• 机械工程 机械工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 传感器技术 传感器技术

背景情况:

• 高灵敏度的振动检测对于现代工程中的极端环境至关重要.
• 传统的加速度计和一些光纤传感器具有有限的操作温度 (400°C和650°C).
• 需要先进的传感器,能够在更高的温度下工作.

研究的目的:

• 提出和开发基于微电机系统 (MEMS) 技术的高温光纤Fabry-Perot (F-P) 加速度计.
• 研究用于传感器芯片设计的L型和G型悬臂光束介面膜的理论性能.
• 为了在高达850°C的温度下实现可靠的振动测量.

主要方法:

• 用于MEMS加速计设计的L和G形横杆光束隔膜的理论分析.
• 制造一个高温光纤FP加速仪芯片.
• 实施高温操作的保护措施.
• 在高温下 (高达850°C) 进行实验测试和性能评估.

主要成果:

• 理论分析预测灵敏度为15.05nm/g (L形) 和53.7nm/g (G形),频率范围广泛.
• 这种L形隔膜传感器在850°C的高温下表现出了高温性能.
• 实验结果显示,在850°C运行,可重复率为5.46%,频率范围为100-1000Hz,灵敏度为389mV/g,线性为0.9856.
• 最大相对误差低于1.72%,测量准确度很好,符合5Hz技术规格.

结论:

• 开发的基于MEMS的高温光纤FP加速仪有效地克服了传统传感器的温度限制.
• 传感器在极端温度 (850°C) 中表现出卓越的性能,稳定性和准确性,使其适用于先进的工程应用.
• 这项技术为在恶劣的高温环境中对振动监测提供了有前途的解决方案.