MEMS光纖聲壓傳感器技術(shù)

目錄
前言
1 緒論 1
1.1 MEMS光纖聲壓傳感技術(shù)簡介 2
1.2 MEMS光纖聲壓傳感器領(lǐng)域現(xiàn)存主要問題 4
1.3 本書主要內(nèi)容 5
2 MEMS光纖聲壓傳感器光學(xué)原理分析 7
2.1 F-P干涉儀基本原理 7
2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)F-P腔的干涉譜分析 7
2.1.2 光纖F-P腔的干涉譜分析 9
2.2 光束傳輸損耗模型分析 10
2.2.1 間隔損耗理論分析 11
2.2.2 傾斜、錯位損耗理論分析 14
2.2.3 傳輸損耗對干涉條紋的影響 15
2.3 MEMS光纖聲壓傳感器解調(diào)技術(shù) 17
2.3.1 強度解調(diào) 17
2.3.2 相位解調(diào) 36
2.4 本章小結(jié) 45
3 MEMS光纖聲壓傳感器力學(xué)原理分析 47
3.1 膜片振動性能分析 47
3.1.1 自由振動的解 48
3.1.2 受迫振動的解 50
3.1.3 特殊情形的解 51
3.2 MEMS光纖聲壓傳感器的等效電路模型 54
3.2.1 電-力-聲線路類比 55
3.2.2 聲學(xué)元件阻抗表達式 59
3.3 MEMS光纖聲壓傳感器的聲學(xué)性能仿真 63
3.3.1 膜片半徑對傳感器性能的影響 65
3.3.2 膜片厚度對傳感器性能的影響 66
3.3.3 腔體體積對傳感器性能的影響 68
3.3.4 膜片內(nèi)應(yīng)力對傳感器性能的影響 69
3.3.5 連通孔尺寸對傳感器性能的影響 70
3.3.6 空氣腔對水聽器的增敏作用研究 73
3.3.7 常見膜片材料對傳感器性能的影響 74
3.4 本章小結(jié) 76
4 MEMS光纖聲壓傳感器膜片加工技術(shù) 77
4.1 聲壓敏感膜片材料研究現(xiàn)狀 77
4.1.1 硅基材料 77
4.1.2 金屬材料 81
4.1.3 二維材料 82
4.1.4 有機材料 83
4.2 聲壓敏感膜片結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀 84
4.2.1 凸臺結(jié)構(gòu) 85
4.2.2 紋膜結(jié)構(gòu) 87
4.3 聲壓敏感膜片加工技術(shù)研究 91
4.3.1 金屬平膜膜片加工 91
4.3.2 金屬紋膜膜片加工 94
4.3.3 PET紋膜膜片加工 98
4.4 本章小結(jié) 102
5 MEMS光纖聲壓傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工 103
5.1 F-P腔結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀 103
5.1.1 同軸型結(jié)構(gòu) 103
5.1.2 垂直軸型結(jié)構(gòu) 103
5.2 MEMS光纖麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工 104
5.2.1 同軸型MEMS光纖麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工 104
5.2.2 垂直軸型MEMS光纖麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工 106
5.2.3 長腔長型MEMS光纖麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工 108
5.3 MEMS光纖水聽器結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工 110
5.3.1 MEMS光纖水聽器研究現(xiàn)狀 111
5.3.2 MEMS光纖水聽器結(jié)構(gòu)設(shè)計及加工步驟 112
5.3.3 MEMS光纖水聽器加工結(jié)果 115
5.4 本章小結(jié) 116
6 MEMS光纖聲壓傳感器性能測試 117
6.1 聲學(xué)實驗測試原理、系統(tǒng)及方法簡介 117
6.1.1 光纖聲壓傳感器信號解調(diào)系統(tǒng) 117
6.1.2 聲學(xué)實驗測試裝置 120
6.1.3 光纖聲壓傳感器測量參數(shù)簡介 123
6.2 MEMS光纖麥克風(fēng)聲學(xué)性能測試 126
6.2.1 同軸型平膜MEMS光纖麥克風(fēng)聲學(xué)性能測試結(jié)果 126
6.2.2 同軸型紋膜MEMS光纖麥克風(fēng)聲學(xué)性能測試結(jié)果 128
6.2.3 長腔長型MEMS光纖麥克風(fēng)聲學(xué)性能測試結(jié)果 134
6.2.4 垂直軸型MEMS光纖麥克風(fēng)聲學(xué)性能測試結(jié)果 137
6.3 MEMS光纖水聽器聲學(xué)性能測試 139
6.3.1 水腔PET平膜MEMS光纖水聽器聲學(xué)性能測試結(jié)果 139
6.3.2 空氣腔PET平膜MEMS光纖水聽器聲學(xué)性能測試結(jié)果 141
6.3.3 PET紋膜MEMS光纖水聽器聲學(xué)性能測試結(jié)果 144
6.3.4 銀膜片MEMS光纖水聽器聲學(xué)性能測試結(jié)果 151
6.4 本章小結(jié) 154
7 總結(jié) 155
參考文獻 157
索引 168