一个基于集成的MEMS光纤-光纤Fabry-Perot传感器的五孔压力探头
Yumiao Song1, Shuanghui Ma2, Jichun Zhao1
1State Key Laboratory of Dynamic Measurement Technology, North University of China, Taiyuan 030051, China.
Micromachines
|April 27, 2024
概括
这项研究引入了一种新的微电机系统 (MEMS) 五孔压力探针,用于发动机进口测量. 光纤传感器表现出良好的密封性和线性压力响应,适合多方向压力检测.
科学领域:
- 航空航天工程 航空航天工程
- 机械工程 机械工程
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 准确的发动机进口压力测量对于性能和安全至关重要.
- 传统的压力探测器在恶劣环境和多方向传感方面面临局限性.
- 集成微电机系统 (MEMS) 与光纤传感提供了一个有前途的解决方案.
研究的目的:
- 设计和开发一种使用MEMS技术和光纤传感的新型五孔压力探针.
- 为了优化探头的结构和敏感单元,用于发动机进口应用.
- 为了评估探头的密封性能和压力响应特征.
主要方法:
- 使用玻璃阳极粘合剂制造具有五个Fabry-Perot (FP) 腔的压力敏感检测单元.
- 通过流体和机械模拟优化探头结构和敏感单元参数.
- 应用非扫描相关性解调技术用于腔体长度提取.
- 建立密封和测试平台,用于性能评估.
主要成果:
- MEMS五孔探头证明了在不同的空气通道上有效的密封.
- 探头适用于从多个方向检测压力.
- 在0-250kPa范围内观察到线性压力反应.
- 平均压力灵敏度在11.061至11.546nm/kPa之间,最大非线性误差为≤1.083%.
结论:
- 开发的MEMS五孔压力探头为发动机进口压力测量提供了强大而准确的解决方案.
- 集成的光纤传感和MEMS技术提供了出色的密封和多方向传感能力.
- 探测器的线性性能和低非线性误差使其成为要求高的航空航天应用的可行候选人.
