MEMS光纤法珀压力传感器的设计及解调方法实现
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析MEMS光纤压力传感器是一种基于MEMS技术制造的压力传感器。
它利用光纤作为传感元件，通过对光纤中光的损耗进行测量，来实现对压力的测量。
由于其具有高精度、高稳定性、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于航空航天、石油化工、医疗器械等领域。
为了使MEMS光纤压力传感器能够正常运作，需要设计专门的检测电路系统。
本文旨在介绍MEMS光纤压力传感器检测电路系统的设计和分析。
MEMS光纤压力传感器采用的是光纤干涉测量原理。
其基本原理是：将一束光分成两路，分别经过两条光纤，经过两条光纤后再聚焦成一束光，经过光学检测器检测。
当不受压力作用时，两路光路匹配，干涉峰最大；当受到压力作用时，两路光路失去匹配，干涉峰发生位移。
通过测量干涉峰的位移，就可以得到受压力的大小。
二、检测电路系统设计检测电路是用来检测光纤干涉中干涉峰的信号变化，并将其转换为电信号的电路。
其基本组成部分包括光源、光纤、光学检测器和转换电路。
其中，光源用来发出一束光，经过光纤，经过光学检测器检测。
检测器将干涉峰的信号变化转换为电信号输出，经过转换电路变为标准电信号。
2、信号放大电路信号放大电路的作用是将传感器测量出来的微弱信号放大到合适的幅度，并将其采样成数字信号，送入控制系统进行处理。
放大电路的设计应考虑到MEMS光纤压力传感器输出信号的特点，如大小、精度、灵敏度等，从而达到最优的信噪比。
3、滤波电路设计滤波电路是为了消除传感器输出信号中存在的高频噪声，从而提高信号的可靠性和准确性。
常用的滤波电路包括低通滤波电路、高通滤波电路、带通滤波等。
在设计滤波电路时，需要根据具体情况选择适当的滤波器类型和参数，并对滤波器进行精确的校正和调整，以达到最优的滤波效果。
三、结论本文介绍了MEMS光纤压力传感器检测电路系统的设计和分析。
该电路系统的基本组成包括检测电路、信号放大电路和滤波电路等。
在设计时，应根据具体情况选择适当的电路组件，以达到最优的检测效果。
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析MEMS光纤压力传感器是一种基于光纤传感技术和MEMS技术相结合的新型传感器。
它通过对光纤的应变进行监测和测量，实现压力信号的获取和传输。
光纤压力传感器具有体积小、重量轻、精度高、响应速度快等优点，在工业、医疗、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
本文对MEMS光纤压力传感器的检测电路系统进行了设计和分析。
一、MEMS光纤压力传感器的工作原理MEMS光纤压力传感器由光纤传感元件和光电检测电路组成。
光纤传感元件一端固定，另一端则与受力物体相连。
当受力物体受到外界压力作用时，光纤被应变，导致传感元件长度发生微小变化，从而改变光纤传输的光功率。
光电检测电路通过检测光功率的变化来获得压力信号。
二、MEMS光纤压力传感器的检测电路系统设计要点1. 光纤传感元件的选用：光纤传感元件的选择应考虑其灵敏度、稳定性、线性度等因素。
一般而言，采用光纤光栅或光纤光学腔等结构较为常见。
2. 光电检测电路的设计：光电检测电路的设计需要考虑光电二极管的工作点选择、放大电路的设计等因素。
由于传感器的输出光功率较小，因此需要采用高灵敏度的光电二极管，并通过放大电路将微小的光功率变化放大到适合A/D转换的电压范围。
3. 温度补偿电路的设计：光纤传感元件的灵敏度和稳定性受到温度的影响较大，因此需要设计温度补偿电路来抵消温度引起的误差。
一种常见的方法是采用温度传感器测量环境温度，并通过微处理器进行温度补偿。
三、MEMS光纤压力传感器的检测电路系统设计分析1. 光纤传感元件的设计分析：光纤传感元件的设计需要考虑其应变灵敏度和机械结构的可靠性。
光纤光栅可以通过周期性的折射率调制来实现对光纤传输的调控，具有灵敏度高、线性度好的优点，适用于高精度的压力测量。
光纤光学腔则通过改变光纤的长度来改变光纤的传输特性，具有响应速度快的优点，适用于需要快速响应的场合。
MEMS光纤压力传感器的检测电路系统设计需要综合考虑光纤传感元件的选用、光电检测电路的设计和温度补偿电路的设计等因素。
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析【摘要】本文针对MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计进行了详细分析。
首先介绍了研究背景和研究目的，然后对MEMS光纤压力传感器的工作原理进行了分析。
随后详细讨论了传感器检测电路设计和系统整体设计，包括性能测试与分析。
最后提出了电路系统优化策略。
在总结了设计分析的重点和主要结论，并展望了未来的研究方向和研究意义。
通过本文的研究，可以为MEMS光纤压力传感器的电路系统设计提供有益的参考和指导，有望在未来的研究中取得更多的突破。
【关键词】MEMS，光纤，压力传感器，检测电路，系统设计，性能测试，优化策略，设计分析，未来展望，研究意义。
1. 引言1.1 研究背景MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）技术是一种将微型电子器件和微机械器件结合的新型技术，具有体积小、质量轻、功耗低、响应速度快的特点。
光纤压力传感器是一种利用MEMS技术制作的压力传感器，其具有高精度、高灵敏度、抗干扰能力强等优点，在工业自动化、医疗诊断、航空航天等领域有着广泛的应用。
随着科技的不断发展，对于传感器的性能要求也越来越高。
对MEMS光纤压力传感器的检测电路系统进行设计和分析显得尤为重要。
传感器检测电路是将传感器检测到的信号进行放大、处理和转换的关键部分，直接影响到传感器的性能和可靠性。
本文将重点研究MEMS光纤压力传感器检测电路系统的设计与分析，旨在进一步提升传感器的性能，拓展其在各个领域的应用。
通过深入分析MEMS光纤压力传感器的原理、检测电路的设计、系统整体设计以及性能测试与分析，为电路系统的优化策略提供有益的参考。
希望通过本研究，为传感器技术的发展和应用做出积极的贡献。
1.2 研究目的研究的目的是对MEMS光纤压力传感器检测电路系统进行设计分析，以实现更高精度和稳定性的压力监测。
通过对传感器原理进行深入分析，结合传感器检测电路的设计，实现对压力信号的准确采集和处理。
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析一、引言MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）技术是微机电系统技术的缩写，是将微米级或纳米级结构的机械部件、传感器、执行器及电子电路等集成在一起，形成一种新型的微米级系统，是微电子技术、微机械技术和光学技术相结合的产物。
MEMS技术已经广泛应用于各种传感器中，光纤压力传感器便是其中之一。
光纤压力传感器是一种利用光纤传感元器件的变形来检测压力的一种传感器，其特点是有较宽的温度适应范围和较高的分辨率。
本文将讨论MEMS光纤压力传感器检测电路系统的设计分析。
二、MEMS光纤压力传感器检测原理光纤压力传感器是利用光纤传感元器件的变形来测量物理量的一种传感器。
其基本原理是通过光纤传感元器件的变形，使光纤中的光发生相应的变化，再通过检测这种光的变化来获得被测物理量的信息。
光纤传感元器件一般包括光栅、光纤、光学波导等光学元件，这些元件可以对光纤中的光进行调制、散射等操作，当受到外界压力作用时，这些光学元件会发生相应的变形，从而影响到光的传播方式和参数，通过检测这些变化就可以获得外界压力的信息。
光纤压力传感器的检测原理可以简单概括为：外界压力作用下，使得光纤中的光发生相应变化，再通过光的检测获取外界压力信息。
三、MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计1. 信号采集电路设计光纤压力传感器通过光的检测来获取外界压力信息，因此需要设计一个信号采集电路来对光信号进行采集和处理。
信号采集电路一般包括光电探测器、放大电路和滤波电路等。
光电探测器是将光信号转换为电信号的设备，一般采用光电二极管或者光电探测器阵列。
放大电路用于放大光电转换后的微弱信号，以便后续的处理和分析。
滤波电路用于对信号进行滤波处理，去除干扰信号，提高信噪比。
2. 信号处理电路设计信号采集电路获取到光信号后，还需要进行一系列的信号处理，包括放大、滤波、数字化等。
信号处理电路一般包括模拟信号处理电路和数字信号处理电路。
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析MEMS光纤压力传感器是一种新型的压力传感器，它采用MEMS技术和光学原理相结合，具有高精度、快速响应、无电磁干扰等优点，在工业自动化控制、生物医学、环境监测等领域有广泛应用。
本文设计一个MEMS光纤压力传感器检测电路系统，详细介绍设计过程和性能分析。
1.光纤光栅传感器原理光纤光栅传感器是一种利用光纤光栅的衍射效应来测量物理参数的传感器。
光纤光栅传感器由一段光纤和一组光栅光纤光栅光纤光栅光纤光栅光纤光栅组成，当光纤被施加压力或形变时，光栅周期发生变化，使光波在光栅处发生衍射，通过检测衍射光的干涉图案来确定物理参数的变化。
传感器的光栅光纤和检测光纤分别连接到光纤四向分路器的两个分路口上，通过光纤耦合器将检测光纤和光电探测器相连。
为了避免光纤的传输损耗，在光纤光栅传感器的摆放位置两端需添加衰减器。
光纤光栅传感器电路设计如下图所示：在该电路中，光源通过光纤四向分路器单向耦合到传感器的光栅光纤上，当光纤光栅受到压力时，光栅周期发生变化，光波经过光纤四向分路器的光纤，一部分光照射到检测光纤内部，另外一部分光波从光纤四向分路器的输出口射出，在光电探测器接收端形成干涉光谱信号。
通过对干涉光谱信号的处理分析，可以得到光纤光栅传感器的压力变化量。
3.检测电路分析检测电路主要由光电探测器和信号处理电路组成。
光电探测器一般选用光电二极管或光电转换器，其输出电流与光强成正比。
由于光源的亮度不均匀、光纤长度等原因，光电探测器的输出信号可能存在噪声和漂移。
为了去除噪声和漂移，需要对信号进行放大和滤波处理。
放大电路可选用运算放大器或差分放大器，放大倍数决定了信号的灵敏度和动态范围。
滤波电路可选用低通滤波器或带通滤波器，去除高频噪声和信号干扰。
4.性能测试与分析对光纤光栅传感器检测电路进行性能测试，主要检测灵敏度、响应时间和可靠性等指标。
灵敏度指传感器输出信号与压力变化之间的关系，一般使用压力表进行对比测试。
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析MEMS光纤压力传感器是一种基于MEMS技术制造的微型传感器，可以用于测量各种物体的压力。
在光纤压力传感器中，光纤作为传感元件，通过测量光纤的弯曲程度来获取被测物体施加的压力。
光纤压力传感器检测电路系统设计的目标是实现对光纤弯曲程度的检测和压力值的测量。
主要包括光纤弯曲检测电路和压力测量电路两部分。
光纤弯曲检测电路主要用来检测光纤的弯曲程度。
一种常见的设计方法是采用光电二极管和激光二极管构成的传感电路。
光纤上的激光光束被光电二极管接收后会产生电流信号，信号的强弱与光纤的弯曲程度成正比。
该电流信号经过放大和滤波处理后送至微处理器进行数字化处理。
微处理器可以根据光纤弯曲程度的变化来判断被测物体施加的压力。
压力测量电路主要用来测量被测物体施加的压力值。
一种常见的设计方法是采用压电传感器和放大电路构成的压力测量电路。
压电传感器能够将压力信号转换为电荷信号，然后通过放大电路对电荷信号进行放大。
将放大后的信号送至模数转换器进行数字化处理。
经过数字处理后，可以得到被测物体施加的压力值。
在光纤压力传感器检测电路系统中，还需要设计和实现一种快速数据采集和处理的方法。
一种常见的设计方法是使用高速模数转换器和专用芯片进行数据采集和处理。
高速模数转换器能够以较高的采样率对压力信号进行数字化处理，而专用芯片则可以实现对数字信号的快速处理和分析。
为了提高系统的准确性和可靠性，还可以采用校准技术对传感器进行校准，以消除电路中的误差和非线性问题。
在设计光纤压力传感器检测电路系统时，需要考虑传感器的灵敏度、精度和稳定性等因素。
可以通过采用优质的传感器材料和精确的电路元件，以及合理的电路布局和参数设置来提高系统的性能。
还需要进行系统的可靠性和稳定性测试，以确保系统能够在各种工作环境和条件下正常运行。
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析一、引言MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）光纤压力传感器是基于MEMS技术和光纤传感技术相结合的一种新型传感器，具有体积小、重量轻、灵敏度高等优点，被广泛应用于医疗、工业、航空航天等领域。
本文将对MEMS光纤压力传感器的检测电路系统进行设计分析，以期为相关研究和应用提供参考。
二、MEMS光纤压力传感器工作原理MEMS光纤压力传感器是利用MEMS技术制作微型结构,集成了光纤和微机电系统，利用压力变化对光纤内部的光强进行测量实现对压力的监测。
其工作原理主要如下：1. 压力传感元件：利用MEMS技术制作微型结构，压力传感元件是传感器的核心部分，当外界施加压力时，压力传感元件会发生形变，从而改变光纤中的光强。
2. 光纤：光纤是传感器的光学传输介质，光纤的一端连接光源，另一端连接光接收器，通过光纤传输测量信号。
3. 光源与光接收器：光源一般采用激光二极管或LED光源，用来激发光纤中的光传输；光接收器用来接收光纤中的光信号，通常采用光电二极管或光电探测器。
当压力传感元件受到外界压力作用时，会引起微小形变，进而使光纤内部的光强发生变化，通过光接收器采集光信号，再经过信号处理和电路分析，最终实现对压力值的测量。
1. 检测电路设计要求（1）高灵敏度：对微小的压力变化能够进行准确的检测和测量，保证传感器的高灵敏度。
（2）抗干扰能力：能够有效抵抗外界的干扰信号，提高检测电路的稳定性和可靠性。
（3）低功耗：考虑到传感器通常需要长期在工作状态下进行压力监测，设计电路系统需要具备低功耗的特性，延长传感器的使用寿命。
（4）小尺寸：传感器常用于微型设备或难以触及的场合，要求检测电路系统具备小尺寸，方便安装和应用。
基于以上要求，设计检测电路系统需要结合MEMS光纤压力传感器的工作特点和实际应用需求，进行合理的设计和优化。
（1）光源选取：光源是检测电路系统的重要组成部分，一般可以选择激光二极管或LED光源。
光纤法珀传感器光楔式解调系统设计
光纤法珀传感器光楔式解调系统设计光纤法珀传感器是一种常用于测量小振动和压力的传感器。
光纤法珀传感器的特点是具有高灵敏度、宽频带、零电磁干扰、抗腐蚀性能好等优点，广泛应用于航空航天、军事、石油化工、医疗等领域。
为了进一步提高光纤法珀传感器的解调精度，设计了一种光楔式解调系统。
光楔式解调系统的主要原理是利用光楔的斜边对入射的光进行谐变，通过改变光楔的角度，实现对光频移的解调。
光楔的材料一般选择硅、石英等具有较好的偏光特性的透明材料，制作成特定角度的楔形结构。
光楔式解调系统的设计需要考虑光源、光路和检测器等关键部件。
光源部分采用稳定的激光器，在波长范围内产生连续的单色光，以确保解调系统的稳定性和准确性。
光路部分通过透镜、偏振器等光学元件，将激光光源传输到光纤法珀传感器上，并通过光楔对入射光进行解调。
检测器部分则需要选择灵敏度高、响应速度快的光电二极管或光电倍增管，以实现对解调光强的测量。
在光楔式解调系统的设计中，还需要考虑光纤法珀传感器的特性和工作原理。
光纤法珀传感器的原理是通过光纤中的干涉效应，实现对外界力的测量。
当外界力作用于光纤法珀传感器时，会导致光路径的长度发生变化，进而引起传感器输出光强的改变。
因此，在解调系统的设计中，需要根据传感器的特性和工作方式，调整光楔的角度，以获得最佳的解调效果。
此外，光纤法珀传感器的解调系统还需要考虑系统的稳定性和可靠性。
在系统设计中，可以采用温度稳定的材料和组件，以及优化光路和光学元件的设计，以减小温度对光楔角度的影响。
同时，在系统的制造和调试过程中，需要严格控制工艺参数和测试条件，以确保系统的稳定性和可靠性。
总之，光纤法珀传感器光楔式解调系统的设计需要考虑光源、光路、检测器等关键部件的选择和调试，在系统工作中需要根据传感器的特性和工作方式，调整光楔的角度，以获得最佳的解调效果。
同时，还需要考虑系统的稳定性和可靠性，采用温度稳定的材料和组件，并严格控制工艺参数和测试条件，以确保系统的性能满足要求。
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MEMS光纤法珀压力传感器的设计及解调方法实现曹群;贾平岗;熊继军;张海瑞;洪应平;房国成【摘要】基于外界压力引起敏感膜片形变导致腔长变化来实现压力信号传感的原理，提出了一种MEMS光纤法珀压力传感器的设计，建立了传感器敏感膜片的挠度变化与膜厚、半径及施加压力的关系理论模型，并在此基础上进行了膜片的MATLAB二维数值仿真和Comsol Multiphysics三维数值仿真，并完成了FP压力敏感头的制作，进而设计了能够应用于光纤传感的解调方法，搭建了光纤传感的压力测试系统并进行了相关实验，利用所设计的解调方法对实验数据进行处理，进而对压力传感器的性能及特性进行了测试和验证。
实验结果表明，传感器测试曲线线性度良好，与数值仿真结果基本一致，在100 kPa的量程范围内其灵敏度可达62.3 nm/kPa，温度敏感系数为0.023μm/℃，测量精度3.93%，且最小压强分辨率为1.29 kPa，证实了该MEMS光纤法珀压力传感系统具有一定的可行性。
%A kind of MEMS optical fiber Fabry-Perot pressure sensor was proposed based on the pressure sensing principle which due to the change of cavity length caused by the deformation of sensitive diaphragm when pressure applied. The sensor’s theoretical model b etween sensitive diaphragm deflection variation with film thickness,radius and loading pressure was established. On the basis,the two-dimensional simulation using MATLAB and three-dimensional numerical simulation by Comsol Multiphysics software was performed and the processing fabrication of FP pressure sensing part was realized as well. Thus the demodulation method which can be applied to the optical fiber sensing was designed and related experiments were taken on after the implementation of optical fibersensing pressure testing system. By employing the designed demodulation method,the sensor’s performance and characteristics can be tested and verified. The experimental results indicate that the linearity of sensor’s measured curve is good and broadly consistent with the results of numerical simulation,the sensitivity under 100 kPa is about 62.3 nm/kPa with a temperature sensitivity coefficient of 0.023μm/℃,the measured resolution and precision are 1.29 kPa and 3.93%respectively that confirmed the method of MEMS optical fiber pressure sensing system performs a potential possibility.【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】8页(P1141-1148)【关键词】光纤传感;法珀腔;MEMS工艺;解调方法;MATLAB;Comsol Multiphysics【作者】曹群;贾平岗;熊继军;张海瑞;洪应平;房国成【作者单位】中北大学电子测试技术国家重点实验室，太原030051; 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室，太原030051; 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室，太原030051; 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室，太原030051; 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室，太原030051; 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室，太原030051; 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051【正文语种】中文【中图分类】TP212作为各类控制装置及系统信息获取与传输的核心器件，压力传感器及其相关技术的迅速发展，使得各个领域的自动化程度越来越高。
与传统的电学压力传感器相比，光纤压力传感器具有抗干扰能力强、动态测试范围宽、高分辨率、体积小且易于多路复用或分路感应等优点，因而在航空、航天、电子等领域中都得到了广泛使用［1-2］。
同时，随着以微电子、微机械加工与封装技术巧妙结合的MEMS技术不断发展，利用MEMS技术制造的光纤压力传感器以其重量轻、功能强，具有频带宽和灵敏度高的特性，并且与集成电路工艺兼容能够批量生产，更是成为了当下研究和开发的热点［3-5］。
其中，光纤法珀传感器具备结构简单紧凑、受环境波动影响不大、对感应信号衰落不敏感、分辨率高和灵敏度高等优点，已广泛应用于各种物理、化学和生物医学参数的检测及对于压力、温度、流速等的实时系统监测。
常用的解调方法有强度解调和相位解调两种，其中，强度解调法容易实现，所需成本低，但由于多采用波长固定的单色光源，其光强容易受光源波动的影响，因而传感精度比较低。
相位解调法主要分为条纹计数法、傅里叶变换法、离散腔长变换法及菲索干涉仪法［6-8］，条纹计数法利用光纤法珀传感器的输出干涉条纹和相位的关系来获取传感器的腔长，不会受到光源波动的影响，可以提高传感系统整体的测量精度与稳定性。
因此，针对光纤法珀压力传感器的原理，设计了一种MEMS光纤法珀压力传感器，提出了一种基于MOI-sm125光纤光栅解调仪的光纤法珀压力传感器的解调原理及方法，建立了MEMS光纤法珀传感系统的理论模型并完成了关键部位的MEMS工艺制作，进行了相应的数值仿真模拟及实验测试，并对测试数据进行了分析。
光纤F-P压力传感器的具体结构如图1所示。
传感器主要包括传感头、石英玻璃管和单模光纤三大部分，其中传感头由硅敏感膜片、玻璃基座和金属反射膜层三部分组成。
该传感头利用MEMS工艺制成，通过石英玻璃管辅助准直与光纤粘接构成F-P压力传感器的主体。
光源发出的入射光通过光纤耦合进入传感器内，其中，硅膜片表面涂覆的金属层作为法珀腔的一个反射面，石英管中内插光纤的端面作为另一个反射面，光线在F-P腔体的上下表面来回反射，形成多光束干涉，部分反射光沿着原路返回，相遇后再次发生干涉。
干涉信号与腔长L有关，当膜片受到外界压力时会沿着轴向产生形变，导致法珀腔腔长变化，从而引起干涉信号发生变化。
通过测量干涉信号的变化则可推导出腔长变化，最终进行解调得到压力信息变化数值，实现压力传感。
在小挠度情况下，根据弹性力学原理，硅敏感膜片受到压力后变形情况如式（1）：式中：ω为硅敏感膜片挠度；p为敏感膜片所受压力；μ为泊松比；E为硅的杨氏模量；h为敏感膜片厚度；R0为膜片半径；r为膜片任意部位的半径。
对应灵敏度表达式为：可见压强测量灵敏度与敏感膜的有效半径的4次方成正比，与膜片厚度的3次方成反比，在膜片材料选定后，压强测量灵敏度由膜片的厚度和半径大小决定。
薄膜半径越大，厚度越小，膜片灵敏度越高。
光线进入光纤后垂直入射到法珀腔中，在腔内来回多次反射形成干涉。
若要保证敏感膜片受到外界施加压力发生形变后仍符合法珀腔的理论模型，那么膜片中心区域的移动必须在实验误差范围内看作是平动，从而敏感膜中心区域的上下移动就可表征法珀腔深度的变化。
由于所设计的为圆形敏感膜片，因此选取受压后经过中心点的一个横截面为研究对象（如图2所示）。
任何物体在一个平面内的运动都可以由平动加转动组成，如果横截面的每一小的曲线段在一个平面内没有转动或者转动非常小，那么也就证明每一小的曲线段在这个平面的运动只有平动即膜片中心区域的上下移动是平动［9］。
为了得到图2中每个小曲线段的斜率的绝对值，首先将式（1）中的ω对距离硅膜中心点的位置r求导：式中，|ω′|指的是图2所示膜片在截面中的每一点上切线的斜率的绝对值，表示了截面中膜片每一点转动角的大小。
再将ω′对r求导得：若表示硅横膈膜中心处的偏移大小，由式（4）可知，当时，取得最大值，，即硅膜截面上的每个小的曲线段最大转动角为。
由于扫描光波长λ0范围为1510 nm～1590 nm，为了保证横膈膜的形变量与光纤传输回来的干涉光强成一一对应关系，ω0必须小于λ04，腔体半径R0为1.3 mm，因此在本MEMS结构中的取值小于10-3，膜片中心区域横截面上每一曲线段的转动角小于10-3，截面中膜片径向偏移量的相对于轴向位移是可以忽略不记的，即证明了硅横膈膜受到压力时，光纤所对应硅膜片的中心区域发生的形变可近似为平动。
敏感膜片的厚度和半径是传感器设计与制作中的主要参数，其参数值选取的不同将直接影响到传感器的性能。
当外界施加压力一定时，干涉光强的大小主要由膜片厚度决定，而敏感膜片的半径又在很大程度上决定了传感器的压力测试量程。
首先，利用MATLAB软件对光纤传感的理论模型进行仿真分析［10］，分别固定膜片半径、膜片厚度及外界压力值，得到了传感器中各个物理量与膜片挠度变化的关系曲线。
图3是不同半径下的膜片挠度变化与膜厚的关系曲线。
设定杨氏模量E=1.9×1011，泊松比μ=0.278，压力值P=100 kPa，从图中可以明显地看出，随着膜片厚度从40 μm增加到55 μm的过程中，膜片挠度变化量呈逐渐递减的趋势，即随着膜厚的增加，膜片的形变量越来越不明显。