MEMS光纖聲壓傳感器技術

目錄
前言
1 緒論 1
1.1 MEMS光纖聲壓傳感技術簡介 2
1.2 MEMS光纖聲壓傳感器領域現(xiàn)存主要問題 4
1.3 本書主要內容 5
2 MEMS光纖聲壓傳感器光學原理分析 7
2.1 F-P干涉儀基本原理 7
2.1.1 標準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技術 17
2.3.1 強度解調 17
2.3.2 相位解調 36
2.4 本章小結 45
3 MEMS光纖聲壓傳感器力學原理分析 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 聲學元件阻抗表達式 59
3.3 MEMS光纖聲壓傳感器的聲學性能仿真 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 膜片內應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 76
4 MEMS光纖聲壓傳感器膜片加工技術 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 聲壓敏感膜片結構研究現(xiàn)狀 84
4.2.1 凸臺結構 85
4.2.2 紋膜結構 87
4.3 聲壓敏感膜片加工技術研究 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 102
5 MEMS光纖聲壓傳感器結構設計與加工 103
5.1 F-P腔結構研究現(xiàn)狀 103
5.1.1 同軸型結構 103
5.1.2 垂直軸型結構 103
5.2 MEMS光纖麥克風結構設計與加工 104
5.2.1 同軸型MEMS光纖麥克風結構設計與加工 104
5.2.2 垂直軸型MEMS光纖麥克風結構設計與加工 106
5.2.3 長腔長型MEMS光纖麥克風結構設計與加工 108
5.3 MEMS光纖水聽器結構設計與加工 110
5.3.1 MEMS光纖水聽器研究現(xiàn)狀 111
5.3.2 MEMS光纖水聽器結構設計及加工步驟 112
5.3.3 MEMS光纖水聽器加工結果 115
5.4 本章小結 116
6 MEMS光纖聲壓傳感器性能測試 117
6.1 聲學實驗測試原理、系統(tǒng)及方法簡介 117
6.1.1 光纖聲壓傳感器信號解調系統(tǒng) 117
6.1.2 聲學實驗測試裝置 120
6.1.3 光纖聲壓傳感器測量參數(shù)簡介 123
6.2 MEMS光纖麥克風聲學性能測試 126
6.2.1 同軸型平膜MEMS光纖麥克風聲學性能測試結果 126
6.2.2 同軸型紋膜MEMS光纖麥克風聲學性能測試結果 128
6.2.3 長腔長型MEMS光纖麥克風聲學性能測試結果 134
6.2.4 垂直軸型MEMS光纖麥克風聲學性能測試結果 137
6.3 MEMS光纖水聽器聲學性能測試 139
6.3.1 水腔PET平膜MEMS光纖水聽器聲學性能測試結果 139
6.3.2 空氣腔PET平膜MEMS光纖水聽器聲學性能測試結果 141
6.3.3 PET紋膜MEMS光纖水聽器聲學性能測試結果 144
6.3.4 銀膜片MEMS光纖水聽器聲學性能測試結果 151
6.4 本章小結 154
7 總結 155
參考文獻 157
索引 168