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主管单位 中华人民共和国
工业和信息化部
主办单位 哈尔滨工业大学 主编 李隆球 国际刊号ISSN 0367-6234 国内刊号CN 23-1235/T

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引用本文:刘彬,刘欢,林杰,金鹏.银薄膜结构的高灵敏度Fabry-Perot光纤声压传感器[J].哈尔滨工业大学学报,2016,48(3):11.DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.2016.03.002
LIU Bin,LIU Huan,LIN Jie,JIN Peng.High sensitivity Fabry-Perot fiber acoustic pressure sensor based on large area silver diaphragm[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2016,48(3):11.DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.2016.03.002
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银薄膜结构的高灵敏度Fabry-Perot光纤声压传感器
刘彬, 刘欢, 林杰, 金鹏
(哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院,150001 哈尔滨)
摘要:
为改善膜片式Fabry-Perot光纤声压传感器中悬空薄膜的平整度,提高其检测微弱声压的能力,提出一种大面积银薄膜转移加工方法.采用磁控溅射沉积银薄膜,利用基于正性光刻胶的牺牲层工艺进行转移贴合.银薄膜直径为2.5 mm,厚度为130 nm.实验结果表明:银薄膜薄膜表面平整度 < 20 μm;加工得到的声压传感器在0.1~3.0 kHz频带范围内具有一致的频响特性,在1 kHz处的声压灵敏度为-158 dB(参考值1 V/μPa).在0.001~1.250 Pa声压范围内,传感器输出响应与入射声压之间具有良好的线性关系;最小可探测声压为419 μPa·Hz-0.5.所提出的加工方法可有效改善薄膜的平整性,并具有良好的工艺性和可重复性;加工得到的传感器适应于高灵敏度微弱声压探测工作.
关键词:  Fabry-Perot  光纤传感器  银薄膜  高灵敏度  声压检测
DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.2016.03.002
分类号:TB512
文献标识码:A
基金项目:国家自然科学基金(51275111).
High sensitivity Fabry-Perot fiber acoustic pressure sensor based on large area silver diaphragm
LIU Bin, LIU Huan, LIN Jie, JIN Peng
(School of Electrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology, 150001 Harbin, China)
Abstract:
In order to improve the flatness of the diaphragm and the ability of the diaphragm-based Fabry-Perot fiber acoustics sensor to detect weak acoustics signal, a large area silver diaphragm was fabricated by sputtered. The diaphragm was then transferred to the sensor head with a sacrifice layer. The diaphragm is as thin as 130 nm, while its diameter is 2.5 mm. Experimental result demonstrate that the flatness of the diaphragm is less than 20 μm. The fabricated sensor's sensitivity is about -158 dB (re 1 V/μPa) with a high linear pressure response range of 0.001-1.250 Pa. The noise equivalent acoustic signal level of 419 μPa·Hz-0.5 at 1 kHz. The sensor exhibits a flat frequency response in the range of 0.1 kHz to 3 kHz. The diaphragm's flatness is improved by the proposed method and the fabricated sensor is suitable to be useful for highly sensitive measurement of the weak pressure and sound field.
Key words:  Fabry-Perot  fiber sensor  silver diaphragm  high sensitivity  acoustic measurement

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