用于冲击波测量的硅MEMS光纤法珀压力传感器.pdfVIP

第

18

卷第

3

期中国光学（中英文）Vol.

18No.

3

2025年5月Chinese

OpticsMay

2025

文章编号

2097-1842（2025）03-0452-08

用于冲击波测量的硅MEMS光纤法珀压力传感器

殷建雄，王军，王昊星，万顺，刘佳，贾平岗*

（中北大学

省部共建动态测试技术国家重点实验室,

山西

太原

030051）

摘要：本文提出了一种基于微机电系统(MEMS)的光纤法布里-珀罗压力传感器，可用于冲击波等瞬态压力测量。该传

感器敏感单元由深反应离子刻蚀(DRIE)后的单晶硅和BF33玻璃晶圆通过阳极键合制成，并通过激光熔接技术实现光

纤与敏感单元的无胶化集成。通过搭建信号解调实验平台，对静态和动态压力环境下的传感器性能进行测试。实验结

果表明，该传感器在0~10

MPa压力范围内具有良好的线性响应，满量程非线性误差为0.41%，迟滞为0.37%，传感器的

上升时间为8.5

μs。该传感器具备抗电磁干扰、可批量化制备、一致性高、成本低等优点，理论谐振频率为1.39

MHz，展

示了其在爆炸场等恶劣环境下进行动态压力测量的良好应用前景。

关

键

词：法布里-珀罗；冲击波；光纤传感器；压力测量

中图分类号：TP212

文献标志码：A

doi：10.37188/CO.2025-0010

CSTR：32171.14.CO.2025-0010

Fiber-optic

Fabry

Perot

pressure

sensor

for

shock

wave

measurements

based

on

silicon

MEMS

YIN

Jian-xiong，WANG

Jun，WANG

Hao-xing，WAN

Shun，LIU

Jia，JIA

Ping-gang*

（StateKeyLaboratoryofDynamicMeasurementTechnology,NorthUniversityofChina,

Taiyuan030051,China）

*

Correspondingauthor，E-mail:

pgjia@nuc.edu.cn

Abstract:

This

paper

proposes

a

fiber-optic

Fabry-Perot

pressure

sensor

based

on

microelectromechanical

systems

(MEMS)

technology

for

the

measurement

of

transient

pressures,

including

shock

waves.

The

sensit-

ive

unit

is

composed

of

etched

silicon

wafers

and

BF33

glass

wafers

by

anodic

bonding,

and

the

adhesive-

free

integration

of

the

optical

fiber

and

the

sensitive

unit

is

realized

by

laser

fusion

b