[實用新型]壓力傳感器設備

有效

• 申請號: 201520948134.6
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN206132282U
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: A·莫塔;A·帕加尼;G·西庫雷拉
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L9/04
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華,張昊

技術領域

本公開涉及電子器件領域，并且更具體地，涉及壓力傳感器設備。

背景技術

在固態結構中，尤其在例如橋梁、建筑物、隧道、鐵路、隔離墻、水壩、提防、管道和大都市運輸線的地下結構等的承重結構中，在許多點處監控重要參數等(例如壓力、溫度和機械應力)是十分重要的。周期性或連續性地執行這種監控，并且這種監控在結構的初始階段和壽命持續期間非常有用。

出于這種目的，該領域中的方法包括基于電子傳感器的電子監控設備的應用，其能夠以低成本來提供良好的性能。通常，這種設備被應用于將被監控的結構的表面上，或者應用于結構中已經存在并且可以從外部接入的凹槽內。

這種設備不能夠窮盡地檢測將被監控的結構內的參數，而知道這些參數對評估結構的質量、安全性、老化、對可變大氣條件的反應等是非常有用的。此外，這種設備通常只能在結構被建造好之后應用而不能在建造結構時應用。因此，它們不能評估可能的初始或內部缺陷。

在Yamashita等人的美國專利第6,950,767號中公開了針對這些要求的方法，提供了一種整體包含(即，“埋入”)在制造被監控結構的材料(例如，鋼筋混凝土)中的電子監控設備。更具體地，埋入結構的設備是被密封在單個封裝件中的完整系統，其由組裝在襯底上、通過利用金屬連接制成的電連接而連接在一起的多個芯片中制造的不同部分(諸如集成電路、傳感器、天線、電容器、電池、存儲器、控制單元等)組成。

Yamashita等人的美國專利第6,950,767號的系統還包括子系統，其具有與電源相關的功能，例如通過電磁波從外部接收能量的情況下的整流器或者用于內部生成電能的自身電池?？梢杂^察到，監控系統用于初始“埋入”建筑材料(例如，液態混凝土，隨后將被固化)中，然后保持“埋入”固態結構中，其經受臨界條件，例如極其高的壓力，甚至可以為幾百大氣壓。還例如由于水滲透而隨時間而存在多種其他磨損原因，這會損傷系統。

諸如Yamashita等人的美國專利第6,950,767號中公開的系統的潛在缺陷源于它們是復合系統的事實，即使它們被封裝在封裝件中，因此會在面對它們工作的操作條件時產生損傷。具體地，封裝件的各個部件之間的電互連是易受損傷的。通常，嚴酷環境(諸如鋼筋混凝土)內的電互連是不可靠的并且例如由于機械應力和腐蝕而具有較短的壽命。

此外，在封裝件中設置“窗口”以允許傳感器檢測相關參數，這會是濕氣可能滲透的弱點。此外，涂覆材料中的破裂或瑕疵會使得水和化學物質滲透到封裝件的內部并引起短路。除水之外，諸如潛在的腐蝕性酸的其他物質也會滲入。通常，盡管設計用于所提到的用法，但Yamashita等人的美國專利第6,950,767號由于這種系統的結構復雜性(盡管被小型化)而具有限制?？赡艿姆椒ㄊ莿摻ㄍ耆袢爰呻娐返碾娮酉到y而不具有電互連，但這會需要有效方式來通過電磁波為IC提供電能，由于半導體材料導電性而減少電能損失。

實用新型內容

為解決上述問題，本公開提供了一種壓力傳感器設備，位于測量機械參數的材料內，其特征在于，所述壓力傳感器設備包括：集成電路IC，包括：環形振蕩器，包括至少一個反相器級，所述至少一個反相器級包括第一摻雜壓敏電阻器對和第二摻雜壓敏電阻器對，每個壓敏電阻器對均包括彼此正交布置且具有相同電阻值的兩個壓敏電阻器，每個壓敏電阻器對均具有響應于壓力的第一電阻值和第二電阻值，以及輸出接口，耦合至所述環形振蕩器，并且被配置為生成基于所述第一電阻值和所述第二電阻值并且表示垂直于所述集成電路IC的壓力的壓力輸出信號。

此外，還提供了一種壓力傳感器設備，位于測量機械參數的材料內，其特征在于，所述壓力傳感器設備包括：集成電路IC，包括：環形振蕩器，包括至少一個反相器級，所述至少一個反相器級包括第一摻雜壓敏電阻器對和第二摻雜壓敏電阻器對，電容器，耦合至所述第一摻雜壓敏電阻器對和所述第二摻雜壓敏電阻器對，每個壓敏電阻器對均包括彼此正交布置且具有相同電阻值的兩個壓敏電阻器，每個壓敏電阻器對均具有響應于壓力的第一電阻值和第二電阻值，以及無線輸出接口，耦合至所述環形振蕩器，并且被配置為生成基于所述第一電阻值和所述第二電阻值并且表示垂直于所述集成電路IC的壓力的壓力輸出信號。