压力传感器是重要的压力信号感测和能量转换装置，是各类控制装置和系统信息获取与传输的的核心器件。压力传感装置的设计决定传感器压力测量的灵敏度和频率响应特性。当前，压力传感器向体积和结构微型化、功能智能化、制造工艺和材料多样化方向迅速发展，利用MEMS技术制造的光纤压力传感器成为了当下研究和开发的热点。

相较于其他几种类型的光纤压力传感器，基于法布里-珀罗干涉仪原理的光纤压力传感器可以满足工业和生物医学领域对传感器微型化的需求。微型法布里-珀罗压力传感器通常有毛细管结构和膜片结构。毛细管结构的压力传感器对压力感知敏感度低，不适于对精度要求高的微压测量。膜片式法布里-珀罗腔结构理论上具有损耗低、抗干扰、灵敏度高、线性度好、测量精度高、动态范围大等优良特性，具有很好的发展前途，为了更安全、准确、便捷地获取传感器的压力信息，提高测量精度，需要开发新的材料或进行新的结构设计。

通过建模、仿真与实验，探究波纹、平面、台面等不同结构的薄膜作为敏感元件时同等压力下形变量的大小，可以此说明不同结构膜片的力学特征。计算不同材料的压力-形变量，获得形变随压力的变化规律，寻求性能更优越的材料。确定膜片材料与结构后探究敏感膜的有效半径和膜片厚度对压强测量灵敏度的影响，以此优化结构参数。

在薄膜结构的压致形变分析中，对于平面结构的薄膜，阅读大量文献可知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，膜片随所受压力形变的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。对于平面结构的薄膜，理论上的分析已经很充分。

然而，在大压强的情况下，如果使用平膜结构将导致大挠度的出现，影响膜片所受压力与其形变的线性度，也会大大降低膜片的力学过载能力。若使用波纹膜片或台面膜片，薄膜的线性度相对于大挠度情况将得到明显改善。

对于台面结构薄膜，也有文献给出了模型理论计算公式 。但是，理论对于平台状等规则形状的膜片适用性较好，而对于台面结构和波纹结构膜片的压致形变计算，因为膜片的结构变动性大，需要设计不同规格的结构形状，所以利用有限元分析软件 ANSYS来确定膜片变形更为简便且误差小。

对于膜片形变测量的实验方法最常见的有利用敏感膜片制作接触式电容压力传感器求解形变，由电容的高斯积分表达式可以确定被测压力P与输出电容C之间的关系，而传感器的膜片部分在压力作用下的变形量反映压力P的大小。在笛卡尔坐标中，基于大扰度假设，膜片变形的一般表达式虽然工程上可以应用变分法、差分法、摄动法等近似求出，但是要求解表达式中非线性方程组却很困难。且随着压力的变化，膜片与衬底接触面积等边界条件将发生变化，求解更加困难，同时近似求解对分析传感器的特性带来误差。另一种比较可行的方法是，制作光纤法布里-珀罗干涉仪，薄膜受压形变后利用光谱仪获得干涉光谱并解调得到压力敏感膜所受压力及形变。这种方法的理论及实验操作相对成熟。