微型系統(tǒng)（如微流量控制系統(tǒng)）需要對作用于小物體的力進行控制和測量。雖然基于微機電系統(tǒng)的傳統(tǒng)力傳感器可以提供更高的測量分辨率，但其尺寸、幾何形狀和電氣特性在許多應用程序中受到限制。MEMS系統(tǒng)需要適當?shù)陌b。如果包裝不當，MEMS系統(tǒng)不相容，不能浸入水中。幾何形狀通常僅限于需要電連接的中型芯片的矩形?；阱F形超纖維的法布里波羅（FP）不兼容，不能浸入水中。其幾何形狀通常僅限于需要電連接的中型芯片的矩形?；阱F形超纖維的法布里波羅（FP）可以彌補MS裝置的不足，但目前很少用于測量微傳感器對使用環(huán)境的敏感性。
為了開發(fā)更常用的微力傳感器，研究人員創(chuàng)建了一種完全由玻璃制成的微光纖傳感器，它是在光纖尖端形成的，并配備了密封的FP干涉(FPI)。他們開發(fā)了一種復雜的蝕刻技術，用于制造復雜的全纖維微結構。他們利用這種微加工技術創(chuàng)建了一種基于Fabry-Perot干涉儀的傳感器，一種由兩個平行反射面制成的光學腔。
它可以兼容不同的操作環(huán)境，包括導電液和化學侵蝕性液體，可以直接用于各種應用，無需額外的包裝和圓柱形。具體來說，傳感器傳感器由光纖末端形成的二氧化硅隔膜組成。膜的中心部分延伸到硅極，硅極的末端是一個圓探頭或一個容易施加測力的傳感圓柱體。
傳感器由應時玻璃制成，圓柱形，從80后到小，直徑約105μm。其特點是氧化硅玻璃含有特定量的磷。為了使傳感膜足夠薄，提高其靈敏度，薄膜在顯微鏡下被切割、拋光和拋光。當外力用于探頭時，磁極會偏轉(zhuǎn)薄膜，從而調(diào)節(jié)FPI的長度。然后用商用信號探測器在光譜上探測干涉儀的長度。背反射光譜可以在探測器的可用波長范圍內(nèi)(1529和1568.2nm之間)獲得。將后反射的光功率和波長數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光功率和光頻數(shù)據(jù)后，可以通過離散快傅里葉逆轉(zhuǎn)(IDFFT)獲得測量力。
將光纖和薄而柔軟的二氧化硅薄膜引入傳感器末端，制造微型干涉儀。當外力施加到端部有圓形或圓柱形測力探頭的硅膠柱上時，干涉儀的長度會發(fā)生變化，其精度為亞納米級。該傳感器具有約0.6μN和約0.6mN的能量分辨率。
傳感器結構的制造模式形成了一止污染并應用于生化環(huán)境的氣密腔。它不僅可以浸泡在各種液體中，還可以測量正負力，在大多數(shù)應用中不需要任何額外的包裝。
在對傳感器進行評估和校準后，研究人員使用它來測量楊氏模量（硬度測量），這是人類頭發(fā)和普通蒲公英種子。同時，通過測量從液體中取出的微圓筒的回縮力來測量液體的表面張力。
高分辨率傳感器和廣泛的測量范圍可用于小物體的靈敏操作和加工，測量少量液體的表面張力，操作或檢查細胞水平上生物樣品的力學性能。同時，這種力傳感器可以大大降低到10微米左右，可以用來執(zhí)行各種力測量任務。微力傳感器還可以用來創(chuàng)建更復雜的傳感器，如測量磁場、電場、確定表面張力、液體流量等。
文章部分內(nèi)容源于網(wǎng)絡，如侵犯您的權益請聯(lián)系刪除。
