Development of a Microcantilever Temperature Sensor Based on Optical Readout
基于光学读出的微悬臂梁温度传感器研制

为实现对环境温度的高分辨率、快速、准确测量，设计制作了一种基于光学读出的微悬臂梁温度传感器。由于组成微悬臂梁的两种材料--金和氮化硅热膨胀系数的差异，在温度变化时,梁内部会产生热应力导致其弯曲变形。不同温度下梁的弯曲变形量不同，利用光杠杆方法检测出此变形，经标定后就能实现环境温度的准确测量。实验中设定系统光臂长度为25mm，采用商业化三角形微悬臂梁(长200μm、宽40μm、氮化硅层厚0.6μm，金层厚60nm)对传感器进行了测试，实验结果显示其测量重复性好，温度分辨率达到0.02℃。对于特定尺寸的微悬臂梁，通过优化其双材料厚度比，温度分辨率可达10-4℃，可用于环境温度的精密测量。