NO315177B1 - Optisk forskyvnings-sensor - Google Patents
Optisk forskyvnings-sensor Download PDFInfo
- Publication number
- NO315177B1 NO315177B1 NO20015825A NO20015825A NO315177B1 NO 315177 B1 NO315177 B1 NO 315177B1 NO 20015825 A NO20015825 A NO 20015825A NO 20015825 A NO20015825 A NO 20015825A NO 315177 B1 NO315177 B1 NO 315177B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- detector
- optical
- sensor according
- cavity
- optical sensor
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 14
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 241000282461 Canis lupus Species 0.000 description 2
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000002991 molded plastic Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000026683 transduction Effects 0.000 description 1
- 238000010361 transduction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R23/00—Transducers other than those covered by groups H04R9/00 - H04R21/00
- H04R23/008—Transducers other than those covered by groups H04R9/00 - H04R21/00 using optical signals for detecting or generating sound
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0076—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means
- G01L9/0077—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means for measuring reflected light
- G01L9/0079—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means for measuring reflected light with Fabry-Perot arrangements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Description
Denne oppfinnelsen angår et element til en optisk forskyvnings-sensor, for eksempel for bruk i an trykksensor eller en mikrofon, omfattende to flate overflater adskilt av en kavitet definert av et avstandsstykke, der avstanden mellom flatene er variabel avhengig av trykkfluktuasjoner i omgivelsene i forhold til trykket i kaviteten.
Inntil nylig har forskyvnings-sensorer vært basert på kåpasitans-strukturer og impedans-målinger. Dette har et antall ulemper med hensyn til følsomhet, høyspennings-biassing, isolasjon mellom lagene, opplinjering og posisjonering av membranen i forhold til den bakre elektroden, store krav til forforsterkere, og ikke-lineær respons, der alt resulterer i dyre og kompliserte løsninger.
Optiske forskyvnings-sensorer kan løse mange av disse problemene uten biassing eller behov for isolasjon. Interferometriske sensorer kan oppnå like gode eller bedre følsomhet enn kapasitive sensorer med mindre krevende elektronikk, men inntil nylig har disse løsningene vært forholdsvis dyre på grunn av at problemer med opplinjering og posisjonering ikke har vært løst.
Optiske forskyvnings-sensorer er beskrevet i et antall publikasjoner, så som Nikolai Bilaniuk: " Optical Microphone Transduction Techniques" i Applied Acoustics, vol. 50, No.
l, pp 35-63, 1997, Dennis S. Greywall: " Micromachined optical-interference microphone" , i Sensors and Actuators 75 (1999 257-268, og David Keating: ™ Optical Microphones" i Microphone Engineering editert av Michael Gayford, Oxford Boston Focal Press 1994. Disse publikasjonene beskriver et antall forskjellige typer optiske mikrofoner, blant disse løsninger basert på Fabry-Perot interferometere.
Andre Fabry-Perot sensorer er beskrevet i US patent 5,909,280, US patent 5,128,537 og internasjonal patentsøknad WO 87/02470.
US 5,909,280 beskriver et spektrometer omfattende en detektor integrert i et silisiumsubstrat under et av Fabry-
Perot-speilene, mena det andre speilet er montert på en fjærende struktur. Avstanden mellom disse blir justert elektrostatisk. Lyset som skal undersøkes tilføres gjennom en optisk bølgeleder.
US 5,128,537 og WO 87/02470 viser Fabry-Peroter, henholdsvis trykksensor og interferometer, med eksterne detektorer og lyskilder.
Mikrofoner basert på Fabry-Perot interferometere er generelt vanskelig å opplinjere, siden de optiske elementene må plasseres riktig i forhold til hverandre. Problemet er nevnt i Keatings artikkel, men da bare som et mindre problem, siden andre problemer relatert til andre mikrofontyper er regnet for å være vanskeligere å håndtere enn problemene relatert til Fabry-Perot interferometeret.
Behovet for presisjon i oppiinjeringen av kaviteten reduserer mulighetene for å lage billige mikrofoner som kan konkurrere med vanlige mikrofoner.
Opplinjeringsproblemene blir brukt for som et fordelaktig trekk i US 6.055.080. Denne løsningen er, imidlertid, fremdeles en komplisert og dyr løsning. Det er et formål med denne oppfinnelsen å tilveiebringe et optisk sensorelement og innretning som reduserer det ovennevnte opplinjeringsproblemet ved implementering av detektoren i en av Fabry-Perotens overflater i tillegg til å utnytte den iboende oppiinjeringen i skivebindingsprosessen (" wafer bonding process" ) .
Det er også et formål med denne oppfinnelsen å forbedre løsningen omtalt i den ovennevnte artikkelen ved å tilveiebringe et optisk sensorelement for måling av trykkfluktuasjoner, akustiske signaler eller lignende uten å kreve individuell opplinjering av optikk eller kompliserte elektroniske kretser. Den er også lett å produsere i store kvanta uten behov for dyr presisjonsplassering av optiske deler.
Disse formålene er oppnådd ved et sensorelement og innretning som beskrevet ovenfor der begge de nevnte overflatene er i det minste delvis reflekterende, og der den første overflaten er forsynt med minst en optisk detektor, og den andre overflaten er plassert på en i det minste delvis transparent overflate, der sensoren også omfatte en i det vesentlige monokromatisk og i det vesentlige punktformet lyskilde rettet mot delene og midler for å tilveiebringe en ifase-addisjon av det emitterte lyset på overflaten av nevnte minst en detektor. Nærmere bestemt angår således oppfinnelsen e sensor slik som beskrevet over som er kjennetegnet slik som angitt i de uavhengige kravene.
Uttrykket " ifase-addisjon" refererer her til interferens på sensoroverflaten som enten kan tilveiebringes ved å kollimere en i det vesentlige koherent bølgefront for derved å danne konstruktiv eller destruktiv interferens på hele detektoroverflaten eller ved å tilveiebringe en ringformet detektor. En punktformet kilde emitterer i det vesentlige koherente, sfæriske bølgefronter som vil resultere i et sirkulært interferensmønster på detektoren, slik at ifase-addisjon er tilveiebragt på detektorene på et antall konsentriske ringformede detektorer.
Oppfinnelsen vil bli beskrevet mer i detalj nedenfor med henvisning til tegningene som illustrerer oppfinnelsen ved bruk av eksempler.
Figur 1 illustrerer et forenklet Fabry-Perot
interferometer.
Figur 2 illustrerer den transmitterte intensiteten T på den optiske aksen til sensoren for forskjellige verdier av finessen F som funksjon av kavitetslengden d. Figur 3 illustrerer tverrsnittet til en sensor ifølge
oppfinnelsen.
Figur 4 illustrerer en alternativ utførelse av oppfinnelsen. Figur 5 illustrerer skjematisk en annen alternativ utførelse av sensoren sammen med den beregnede transmitterte intensiteten T for tre forskjellige kavitetslengder( 10X, 10X+ X/ 8, lOX+ k/ 4) som funksjon av innfallsvinkelen 0. Figur 6 illustrerer et eksempel på en detektor som utgjøres
av et antall konsentriske detektor-ringer.
Figur 7 illustrerer en detektor med fire hull for å
kontrollere pressfilm-effekten {" squeeze-film effeet" ).
Figure 8 illustrerer en utførelse av oppfinnelsen som bruker en kraft-tilbakekoblingskontroll på overflatenes posisjoner.
Fabry-Perot-interferometerets elementer er illustrert i figur 1. Det omfatter to flate parallelle overflater 1,2, ofte behandlet for å oppnå den ønskede reflektiviteten, adskilt av et avstandsstykke med avstanden d for å danne en kavitet. En tilstrekkelig monokromatisk og koherent kollimert lyskilde 6 er rettet mot kaviteten, og det transmitterte lyset gjennom kaviteten blir samlet av en detektor (ikke vist). Når kavitetslengden varierer vil den transmitterte lysintensiteten variere på grunn av konstruktiv og destruktiv interferens mellom kavitetsflåtene. Intensiteten på en detektor plassert på den motsatte siden fra lyskilden vil dermed i henhold til
der F er interferometerets finesse, et mål på ref lektiviteten til kavitetsf låtene, og X, er dem optiske bølgelengden (Born & Wolf * Principles of optics, electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light" ) . Hvis finessen er lik en (lite reflekterende flater, er den optimale kavitetslengden der den største lineariteten blir oppnådd. Hvis finessen øker er den optimale avstanden
A kan defineres som max( få{ 1)/ d{ d) f) der T er den transmitterte intensiteten definert i ligning 1 og d er kavitetslengden.
Figur 2 viser den transmitterte intensiteten som funksjon av området X til 2k, for finesse =1, 10 og 100.
Den foreliggende oppfinnelsen er basert på Fabry-Perot-interferometeret og reduserer de ovennevnte
opplinjeringsproblemene ved implementering av detektoren i en av Fabry-Perot-flåtene i tillegg til at den utnytter den iboende oppiinjeringen i skivebindingsprosessen. En foretrukket utførelse av oppfinnelsen er illustrert i figur 3. Den første sensorelement-delen 3 er fortrinnsvis laget i silisium og pn-koblingen (pn junction) utgjør detektoren og detektorene 7. Teknikkene for å lage denne typen detektorer er velkjente og vil ikke bli beskrevet i noen detalj her. Et eller flere hull 10 kan brukes for å sikre trykkutligning ved mikrofonanvendelsen. Fabry-Perot-kavitetens første flate 1 er detektoroverflaten. Den andre overflaten 2 er laget av et delvis reflekterende fleksibelt og transparent materiale 4, for eksempel silisiumnitrid SiNx, og er festet til en stiv ramme 9, for eksempel laget av silisium.
Ifølge en foretrukket utførelse av denne oppfinnelsen er detektoren 7 forsynt med et stort overflateområde, og reduserer dermed behovet for nøyaktig opplinjering av sensoren.
Et avstandsstykke 5 definerer kaviteten mellom flatene 1,2 og skiller de to elementdelene 3,4 fra hverandre. Avstandsstykket kan være en separat del eller utgjøres av en del av den første eller andre elementdelen.
I tillegg illustrerer figur 3 en punktformet lyskilde 6, for eksempel en lyaemitterende diode (LED) eller en laser, og en linse 8, for eksempel en støpt plastlinse, for kollimering av lyset. Lyskilden og linsen er festet på en fast ramme 9 for derved å opprettholde en forutbestemte avstanden mellom linsen og Fabry-Perot-interferometeret. Lyset fra kilden 6 er kollimert av linsen 8 for å gi en plan bølgefront gjennom Fabry-Perot'en til detektoren. Dermed vil interferens-forholdene være i det vesentlige like over hele detektoroverflaten, slik at den målte intensiteten er en sum over hele overflaten 7.
I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen illustrert i figur 4 er pn-koblingen 7 implementert i selve membranen 4. Den nedre elementdelen kan være laget av silisium og detektoren kan være integrert i en tynn silisiummembran. Den øvre elementdelen 9 er laget av et transmitterende materiale, f.eks. pyrex, og den delvis reflekterende og transmitterende flaten 2 kan være påført et lag for å oppnå høyere reflektivitet.
Ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen er detektoren plassert på den transparente elementdelen, for eksempel ved å lage den transparente delen og detektoren tilstrekkelig tynn, og dermed tillate at den reflekterende overflaten er plassert på et ikketransparent materiale.
Ytterligere en utførelse av oppfinnelsen er skjematisk illustrert i figur 5, der en ukollimert (divergerende) lyskilde blir bruk i stedet for en kollimert lyskilde. Dette eliminerer behovet for kollimerende optikk. Lyset fra denne kilden transmitteres gjennom Fabry-Perot interferometeret og danner et ringformet mønster beskrevet av Airy-funkajonen. Bredden på dette Airy-mønsteret avhenger av avstanden mellom de reflekterende flatene, avstanden til lyskilden og lysets bølgelengde.
Siden kavitetslengden varierer vil
intensitetsfordelingen over mønsteret variere. Ved lysinnfallsvinkel 9 fra den optiske aksen tilsvarer kavitetslengden sett av det transmitterte lyset
Den transmitterte intensiteten er en periodisk funksjon av kavitetslengden d med en periode X./2. Ved å implementere en ringdetektor i overflaten 1 med flere ringer vil sensoren bli mindre følsom for tykkelsen på avstandsstykket, siden god signalkontrast kan måles ved minst én av detektorringene. Et eksempel på en tilgjengelig ringdetektor er AME's AE9430. Hvis vi dele detektoren i tilstrekkelig tynne ringer vil vi alltid klare å dekke en kavitetslengde der intensiteten varierer lineært (for F=l tilsvarer dette an d som i 2). Ringstrukturen bør dekke et vinkelspenn på 0...9, der 0 er definert ved Med en kavitetslengde d = 10X => 0 = 12.7°. Med en detektor radius på 1 mm; tilsvarer dette en kildeavstand på
der r er detektorradien og h er avstanden mellom kavitetens overflate 2 og lyskilden 6 (se figur 1 og 5). Dette er en kildeavstand på 4,4mm ((kavitetslengden d er utelatt). Ringene bør ikke dekke et vinkelområde på mer enn X/ 16, for å beholde lineariteten. Med en slik ring blir sensorens resultater langt mindre følsomme for kavitetslengden. Et eksempel på en ringdetektor-struktur er vist i figur 6.
Ifølge en utførelse av oppfinnelsen som er relativt uavhengig av lyskilde brukes et relativt stort antall tynne ringer for å ha fleksibilitet med hensyn til valg av lyskilde og kavitetslengde. Signaler fra to eller flere ringer kan summeres hvis nødvendig. I noen tilfeller, for eksempel ved testing med kollimert lys, kan alle signalene adderes slik at ringdetektoren fungerer som én detektor. I en annen utførelse av oppfinnelsen kan arealet for hver ring holdes konstant slik at man oppnår maksimalt tilgjengelig optisk intensitet på hver detektor.
Figur 5 illustrerer hvordan interferens-mønsteret endres som funksjon av vinkelen ved med tre avstandsstykker av forskjellig tykkelse. Med hvert avstandsstykke er det et antall av optimale innfallsvinkler på detektoren som tilsvarer en modifisert kavitetslengde d' som vist i figur 5.
En praktisk utførelse av denne sensoren kan ha følgende dimensjoner hvis den brukes som en trykksensor eller mikrofon: Fabry-Perot-kaviteten blir dannet med et semi-uendelig lag av luft (n=l), et 0,5nm tykt lag av SiNx (n=2) et luftgap (med varierende tykkelse omkring 10 X) og et semi-uendelig lag av Si (n=3,68). Fresnel-ligningene blir brukt for å beregne den transmitterte lysintensiteten (se for eksempel Born & Wolf " Principles of optics, electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light" ) . Finessen til Fabry-Peroten i dette tilfellet vil være i området 2-8, men kan økes ved hjelp av belegg på kavitetsoverflåtene.
Et eksempel på dette forberedt på bruk som mikrofon er vist i figur 7, som illustrerer et alternativ til aenaorelementet illustrert i figur 3. I figur 7 er den nedre delen 3 forsynt med store hull 12 for å redusere frekvensbegresningene som forårsakes av den såkalt pressfilm-effekten.
Så langt har oppmerksomheten vært rettet mot Fabry-Perotens første flate 1, detektoroverflaten. Forskjellige utførelser av membranen kan også tenkes. Ifølge en utførelse av oppfinnelsen bøyes membranen som resultat av trykkvariasjoner, og trykksignalet leses fra detektoren. Ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen er membranen og områdene på siden av detektoren forsynt med elektroder (figur 8). Ved å kontrollere spenningen med en kontrollenhet 15 over disse elektrodene 13 holdes membranen i ro ved kaft-tilbakekobling, ved hjelp av detektorsignalet. Trykket blir lest ut fra den påtrykte spenningen over kaviteten. I ytterligere en utførelse av oppfinnelsen er kavitetslengden satt av en DC-spenning over elektrodene for derved å sette arbeidspunktet rundt hvilket membranen bøyer seg. I stedet for å bruke elektroder, slik som nevnt over, kan den samme funksjonaliteten oppnås ved varierende tykkelse på avstandsstykket (for eksempel ved bruk av et piezoelektrisk materiale).
Kavitetslengden er begrenset av minst to ting: Pressfilm-effekten og koherenslengden til lyskilden. Pressfilm-effekten demper membranvibrasjoner over en viss frekvens, og begrenser derfor diameteren til overflaten og kavitetslengden. Pressfilm-effekten kan imidlertid brukes som en demping for å unngå resonans i systemet, for derved å tilveiebringe en parameter som kan vurderes når sensorelementet lages.
Hvis overflaten 1 har en diameter på lmm og kavitetslengden er 2\ un er frekvensgrensen på 10kHz på grunn av pressfilm-effekten. Hvis en høyere frekvensgrense er ønskelig må kavitetslengden økes. Hvis det brukes en LED som lyskilder kavitetslengden begrenset til omkring 30um, hvilket er omtrent koherenslengden på en LED. Nøyaktigheten til avstandsstykket bør være bedre enn ±k/ 16, hvis kollimert lys brukes og kavitetslengden ikke kan kontrolleres (ved hjelp av for eksempel elektroder eller et piezoelektrisk avstandsstykke). Disse kravene blir redusert hvis en punktkilde og konsentriske ringdetektorer brukes, eller hvis elektroder brukes for å trekke membranene til en optimal kavitetslengde. Når membranen bøyer seg på grunn av trykkvariasjoner vil ikke lenger kaviteten være parallell. Denne divergensen er neglisjerbar, siden membran-defleksjonen er i ordenen IO"<8> i forhold til dens diameter.
Oppfinnelsen har blitt beskrevet her primært i forhold til mikrofoner og trykksensorer. Den kan imidlertid med mindre endringer brukes i andre situasjoner som for eksempel i akselerometere, gyroer eller lignende, i hvilke en flate beveges i forhold til den andre. Den påkrevde fleksibiliteten kan enten være i membranen eller i fjærer som understøtter enten detektoren eller en passiv del av sensoren. I tilfelle med et akselerometer eller en gyro kan den bevegelige delen for eksempel være forsynt med en vekt for å øke følsomheten.
Claims (14)
1. Optisk forskyvning-sensorer omfattende to i det vesentlige plane flater separert av et hulrom definert av et avstandstykke, der avstanden mellom flatene er variabel for derved å tilveiebringe en forskyvnings-følsomt Fabry-Perot resonator, der begge flatene er i det minste delvis reflekterende, og der den første flaten, plassert på en første del, er forsynt med minst én optisk detektor og den andre flaten, plassert på en andre del er innrettet på et i det minste delvis gjennomsiktig materiale, der sensoren omfatter en i det vesentlige monokromatisk og punktformet kilde rettet mot flatene og midler for å oppnå ifase-addisjon av det emitterte lyset på nevnte minst én detektor.
2. Optisk sensor ifølge krav 1, der avstanden er
der A kan defineres som max(( d( T) / å( d) f), T er den transmitterte intensiteten og d er avstanden i hulrommet.
3. Optisk sensor ifølge krav 1, der den første flaten er plassert på en første sensorelement-del laget av et halvledermateriale, f.eks silisium, og minst en optisk detektor i form av en p-n junction.
4. Optisk sensor ifølge krav 1, der den andre flaten er plassert på en andre sensorelement-del laget av Si3N4.
5. Optisk sensor ifølge krav 1, der detektoren er en plan detektor som dekker en vesentlig del av den reflekterende flaten.
6. Optisk sensor ifølge krav 1, der nevnte midler for å skape ifase-addisjon er tilveiebragt ved en optisk detektor omfattende et antall konsentriske ringer som er symmetrisk plassert i forhold til interferometerets optiske akse.
7. Optisk sensor ifølge krav 1, der den første og andre delen, inkludert avstandstykket, utgjør et hus, der nevnte hus omfatter en lekkasjekanal mellom hulrommet og omgivelsene for langsom trykkutjevning mellom de to.
8. Optisk sensor ifølge krav 1, der midlerne for å tilveiebringe ifase-addisjon utgjøres av en linse festet til det andre elementet for kollimering av lys fra kilden.
9. Optisk sensor ifølge krav 1, der hver av nevnte første og andre del er forsynt med en elektrisk leder, der lederne er koblet til en kraftforsyning for å påtrykke en spenning på lederne, der kraftforsyningen også er koblet til minst én detektor for derved å kontrollere avstanden mellom flatene når en endring blir detektert, der utgangsspenningen er indikativ på endringene i trykket i forhold til omgivelsene.
10. Optisk sensor ifølge krav 9, der kontrollenheten er innrettet til å justere arbeidsavstanden mellom flatene til en valgt verdi.
11. Optisk senBor ifølge krav 1, omfattende en kanal for kontrollert luftgjennomgang mellom hulrommet og omgivelsene.
12. Anvendelse av en sensor ifølge krav 1 som trykksensor.
13. Anvendelse av en sensor ifølge krav 1 som mikrofon.
14. Optisk forskyvnings-sensor, for eksempel for bruk i en trykksensor eller mikrofon, omfattende to i det vesentlige plane flater separert av et et hulrom definert av et avstandsstykke, der avstanden mellom flatene er variabel for derved å tilveiebringe en forskyvnings-følsom Fabry-Perot resonator der begge flater er i det minste delvis reflekterende, og der en første flate er forsynt med en i det vesentlige transparent optisk detektor, hvilken detektor er plassert på et i det vesentlige transparent materiale.
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20015825A NO315177B1 (no) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | Optisk forskyvnings-sensor |
| US10/497,099 US7164479B2 (en) | 2001-11-29 | 2002-10-02 | Optical displacement sensor |
| CA002465311A CA2465311C (en) | 2001-11-29 | 2002-10-02 | Optical displacement sensor |
| AT02765714T ATE324577T1 (de) | 2001-11-29 | 2002-10-02 | Optischer abstandssensor |
| PCT/NO2002/000355 WO2003046498A1 (en) | 2001-11-29 | 2002-10-02 | Optical displacement sensor |
| AU2002329130A AU2002329130A1 (en) | 2001-11-29 | 2002-10-02 | Optical displacement sensor |
| PT02765714T PT1451547E (pt) | 2001-11-29 | 2002-10-02 | Sensor de deslocamento optico |
| EP02765714A EP1451547B1 (en) | 2001-11-29 | 2002-10-02 | Optical displacement sensor |
| DE60211016T DE60211016T2 (de) | 2001-11-29 | 2002-10-02 | Optischer abstandssensor |
| ES02765714T ES2262837T3 (es) | 2001-11-29 | 2002-10-02 | Sensor optico de desplazamiento. |
| DK02765714T DK1451547T3 (da) | 2001-11-29 | 2002-10-02 | Optisk forskydningssensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20015825A NO315177B1 (no) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | Optisk forskyvnings-sensor |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20015825D0 NO20015825D0 (no) | 2001-11-29 |
| NO20015825L NO20015825L (no) | 2003-05-30 |
| NO315177B1 true NO315177B1 (no) | 2003-07-21 |
Family
ID=19913078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20015825A NO315177B1 (no) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | Optisk forskyvnings-sensor |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7164479B2 (no) |
| EP (1) | EP1451547B1 (no) |
| AT (1) | ATE324577T1 (no) |
| AU (1) | AU2002329130A1 (no) |
| CA (1) | CA2465311C (no) |
| DE (1) | DE60211016T2 (no) |
| DK (1) | DK1451547T3 (no) |
| ES (1) | ES2262837T3 (no) |
| NO (1) | NO315177B1 (no) |
| PT (1) | PT1451547E (no) |
| WO (1) | WO2003046498A1 (no) |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI118548B (fi) | 2002-09-30 | 2007-12-14 | Noveltech Solutions Ltd | Fotoakustinen detektori |
| FI116859B (fi) | 2002-09-30 | 2006-03-15 | Noveltech Solutions Ltd | Fotoakustinen detektori |
| US7492463B2 (en) | 2004-04-15 | 2009-02-17 | Davidson Instruments Inc. | Method and apparatus for continuous readout of Fabry-Perot fiber optic sensor |
| NO321281B1 (no) * | 2004-09-15 | 2006-04-18 | Sintef | Infrarod kilde |
| US7835598B2 (en) * | 2004-12-21 | 2010-11-16 | Halliburton Energy Services, Inc. | Multi-channel array processor |
| EP1674833A3 (en) | 2004-12-21 | 2007-05-30 | Davidson Instruments, Inc. | Fiber optic sensor system |
| US20060274323A1 (en) * | 2005-03-16 | 2006-12-07 | Gibler William N | High intensity fabry-perot sensor |
| US7639368B2 (en) * | 2005-09-13 | 2009-12-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Tracking algorithm for linear array signal processor for Fabry-Perot cross-correlation pattern and method of using same |
| US7355720B1 (en) | 2005-12-20 | 2008-04-08 | Sandia Corporation | Optical displacement sensor |
| US7355723B2 (en) * | 2006-03-02 | 2008-04-08 | Symphony Acoustics, Inc. | Apparatus comprising a high-signal-to-noise displacement sensor and method therefore |
| US7583390B2 (en) * | 2006-03-02 | 2009-09-01 | Symphony Acoustics, Inc. | Accelerometer comprising an optically resonant cavity |
| US20070211257A1 (en) * | 2006-03-09 | 2007-09-13 | Kearl Daniel A | Fabry-Perot Interferometer Composite and Method |
| US7359067B2 (en) * | 2006-04-07 | 2008-04-15 | Symphony Acoustics, Inc. | Optical displacement sensor comprising a wavelength-tunable optical source |
| US7684051B2 (en) | 2006-04-18 | 2010-03-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Fiber optic seismic sensor based on MEMS cantilever |
| US7743661B2 (en) | 2006-04-26 | 2010-06-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Fiber optic MEMS seismic sensor with mass supported by hinged beams |
| US7551295B2 (en) * | 2006-06-01 | 2009-06-23 | Symphony Acoustics, Inc. | Displacement sensor |
| US7894618B2 (en) * | 2006-07-28 | 2011-02-22 | Symphony Acoustics, Inc. | Apparatus comprising a directionality-enhanced acoustic sensor |
| US8115937B2 (en) * | 2006-08-16 | 2012-02-14 | Davidson Instruments | Methods and apparatus for measuring multiple Fabry-Perot gaps |
| WO2008091645A1 (en) * | 2007-01-24 | 2008-07-31 | Davidson Energy | Transducer for measuring environmental parameters |
| US7626707B2 (en) * | 2007-10-29 | 2009-12-01 | Symphony Acoustics, Inc. | Dual cavity displacement sensor |
| US8007609B2 (en) * | 2007-10-31 | 2011-08-30 | Symphony Acoustics, Inc. | Parallel plate arrangement and method of formation |
| US8604566B2 (en) | 2008-06-17 | 2013-12-10 | Infineon Technologies Ag | Sensor module and semiconductor chip |
| JP2011170137A (ja) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Seiko Epson Corp | 波長可変干渉フィルター、光センサーおよび分析機器 |
| US8390916B2 (en) * | 2010-06-29 | 2013-03-05 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | System and method for false-color sensing and display |
| DE102010038718B4 (de) * | 2010-07-30 | 2016-02-25 | Carl Zeiss Ag | Messvorrichtung und Verfahren zum Bestimmen eines eine elektrische Eigenschaft einer Dünnschicht auf einem Träger beschreibenden ersten Parameters |
| JP5987573B2 (ja) | 2012-09-12 | 2016-09-07 | セイコーエプソン株式会社 | 光学モジュール、電子機器、及び駆動方法 |
| GB2508908B (en) | 2012-12-14 | 2017-02-15 | Gen Electric | Resonator device |
| FR3000545B1 (fr) * | 2012-12-27 | 2015-07-31 | Commissariat Energie Atomique | Microbarometre a soufflet et a transducteur interferometrique |
| CN103200510B (zh) * | 2013-03-12 | 2015-12-02 | 中国电子科技集团公司第三研究所 | 基于fp干涉原理的光纤传声器的波分复用装置 |
| CN103152684B (zh) * | 2013-03-12 | 2015-12-02 | 中国电子科技集团公司第三研究所 | 光纤传声器探头 |
| NO20130884A1 (no) | 2013-06-21 | 2014-12-22 | Sinvent As | Sensorelement med optisk forskyvning |
| US9513261B2 (en) | 2013-10-14 | 2016-12-06 | Infineon Technologies Ag | Photoacoustic gas sensor device and a method for analyzing gas |
| NO20140263A1 (no) * | 2014-02-28 | 2015-08-31 | Pgs Geophysical As | Optisk bevegelsessensor |
| US9404860B2 (en) | 2014-05-09 | 2016-08-02 | Apple Inc. | Micro-electro-mechanical system optical sensor with tilt plates |
| CN104596685B (zh) * | 2014-12-04 | 2017-05-10 | 刘玉珏 | 一种基于mems工艺的微型封装f‑p压力传感器及成型方法 |
| CN104502016B (zh) * | 2014-12-04 | 2017-06-09 | 刘玉珏 | 一种基于mems工艺的腔长可调f‑p压力传感器及成型方法 |
| GB201506046D0 (en) | 2015-04-09 | 2015-05-27 | Sinvent As | Speech recognition |
| CN108027294B (zh) * | 2015-09-21 | 2020-05-19 | 奥普森斯解决方案公司 | 具有减少的机械应力的光学压力传感器 |
| NO344002B1 (en) | 2015-09-29 | 2019-08-12 | Sintef Tto As | Optical gas detector |
| NO343314B1 (no) * | 2015-11-29 | 2019-01-28 | Tunable As | Optisk trykksensor |
| GB201807889D0 (en) | 2018-05-15 | 2018-06-27 | Sintef Tto As | Microphone housing |
| CN112449295A (zh) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 华为技术有限公司 | 麦克风芯片、麦克风及终端设备 |
| US20240107239A1 (en) * | 2022-09-26 | 2024-03-28 | Aac Acoustic Technologies (Shenzhen) Co., Ltd. | Mems optical microphone |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8506589D0 (en) * | 1985-03-14 | 1985-04-17 | Ici Plc | Pressure sensor |
| DE3689537T2 (de) | 1985-10-16 | 1994-04-28 | British Telecomm | Befestigung einer Komponente auf einem Substrat. |
| US4983824A (en) * | 1989-07-06 | 1991-01-08 | Metricor Inc. | Optically resonant sensor with increased monotonic range |
| EP0460357A3 (en) * | 1990-06-08 | 1992-07-29 | Landis & Gyr Betriebs Ag | Device for optical measurement of pressure differences |
| US5165416A (en) * | 1990-08-23 | 1992-11-24 | Colin Electronics Co., Ltd. | Continuous blood pressure monitoring system having a digital cuff calibration system and method |
| CH681047A5 (en) | 1991-11-25 | 1992-12-31 | Landis & Gyr Betriebs Ag | Measuring parameter, esp. pressure difference, using Fabry-Perot detector - controlling optical length of detector according to output parameter to determine working point on graph |
| US5909280A (en) * | 1992-01-22 | 1999-06-01 | Maxam, Inc. | Method of monolithically fabricating a microspectrometer with integrated detector |
| FI98095C (fi) * | 1992-05-19 | 1997-04-10 | Vaisala Technologies Inc Oy | Fabry-Perot resonaattoriin perustuva optinen voima-anturi, jossa ilmaisimen osana toimii pyyhkäisevä Fabry-Perot resonaattori |
| US5479539A (en) * | 1994-06-15 | 1995-12-26 | Texas Instruments Incorporated | Integrated optical transmitter and receiver |
| FI98325C (fi) * | 1994-07-07 | 1997-05-26 | Vaisala Oy | Selektiivinen infrapunadetektori |
| GB2338059B (en) * | 1998-05-20 | 2000-03-08 | Bookham Technology Ltd | An optically addressed sensing system |
-
2001
- 2001-11-29 NO NO20015825A patent/NO315177B1/no not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-10-02 ES ES02765714T patent/ES2262837T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-02 EP EP02765714A patent/EP1451547B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-02 CA CA002465311A patent/CA2465311C/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-02 DE DE60211016T patent/DE60211016T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-02 AT AT02765714T patent/ATE324577T1/de active
- 2002-10-02 PT PT02765714T patent/PT1451547E/pt unknown
- 2002-10-02 US US10/497,099 patent/US7164479B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-02 WO PCT/NO2002/000355 patent/WO2003046498A1/en not_active Application Discontinuation
- 2002-10-02 DK DK02765714T patent/DK1451547T3/da active
- 2002-10-02 AU AU2002329130A patent/AU2002329130A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2465311A1 (en) | 2003-06-05 |
| PT1451547E (pt) | 2006-09-29 |
| NO20015825D0 (no) | 2001-11-29 |
| NO20015825L (no) | 2003-05-30 |
| ATE324577T1 (de) | 2006-05-15 |
| AU2002329130A1 (en) | 2003-06-10 |
| WO2003046498A1 (en) | 2003-06-05 |
| DE60211016D1 (de) | 2006-06-01 |
| EP1451547A1 (en) | 2004-09-01 |
| US20050105098A1 (en) | 2005-05-19 |
| DE60211016T2 (de) | 2006-11-30 |
| CA2465311C (en) | 2009-08-25 |
| EP1451547B1 (en) | 2006-04-26 |
| DK1451547T3 (da) | 2006-08-21 |
| US7164479B2 (en) | 2007-01-16 |
| ES2262837T3 (es) | 2006-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO315177B1 (no) | Optisk forskyvnings-sensor | |
| US7116430B2 (en) | Highly-sensitive displacement-measuring optical device | |
| US4926696A (en) | Optical micropressure transducer | |
| US6317213B1 (en) | Unbalanced fiber optic Michelson interferometer as an optical pick-off | |
| US7518737B2 (en) | Displacement-measuring optical device with orifice | |
| US7440117B2 (en) | Highly-sensitive displacement-measuring optical device | |
| US6901176B2 (en) | Fiber tip based sensor system for acoustic measurements | |
| US6567572B2 (en) | Optical displacement sensor | |
| Jo et al. | Miniature fiber acoustic sensors using a photonic-crystal membrane | |
| US7428054B2 (en) | Micro-optical sensor system for pressure, acceleration, and pressure gradient measurements | |
| US5218197A (en) | Method and apparatus for the non-invasive measurement of pressure inside pipes using a fiber optic interferometer sensor | |
| US7224465B2 (en) | Fiber tip based sensor system for measurements of pressure gradient, air particle velocity and acoustic intensity | |
| US10670622B2 (en) | Displacement sensor device and system | |
| US7626707B2 (en) | Dual cavity displacement sensor | |
| US20150204899A1 (en) | Atomic referenced optical accelerometer | |
| US7551295B2 (en) | Displacement sensor | |
| Liu et al. | A compact fiber optic Fabry–Perot sensor for simultaneous measurement of acoustic and temperature | |
| JPH05215628A (ja) | 温度補償自己参照ファイバ光学マイクロベンド圧力トランスジューサ | |
| JPH08178614A (ja) | 干渉計 | |
| JP2014062895A (ja) | Ｍｅｍｓダイヤフラムエタロンによる光ファイバセンサ、および計測システム | |
| RU2625000C1 (ru) | Лазерно-интерференционный измеритель градиента давления в жидкости | |
| RU2180100C2 (ru) | Амплитудный волоконно-оптический преобразователь механических величин | |
| EP3628990B1 (en) | Integrated optical transducer and method for detecting dynamic pressure changes | |
| RU2589946C1 (ru) | Амплитудный волоконно-оптический сенсор давления | |
| Avset et al. | Two MOEMS Microphone designs for acoustic sensing applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: SINTEF TTO, NO |
|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |