[實用新型]一種高靈敏壓力傳感器

有效

• 申請號: 201720006563.0
• 申請日: 2017-01-04
• 公開（公告）號: CN207366110U
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 王煒;譚化兵
• 申請（專利權）人: 無錫格菲電子薄膜科技有限公司
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 艾娟

本實用新型公開了一種高靈敏壓力傳感器，包括感應層、襯底層、隔離層；所述感應層包括感應層襯底和鋪設于感應層襯底表面的導電層；所述隔離層位于導電層與襯底層中間，與導電層、襯底層貼合在一起，并將所述導電層與所述襯底層之間的接觸呈間斷性的隔離；所述襯底層與隔離層接觸的一面設置成凹凸不平的粗槽表面；所述襯底層具有導電性，由其引出電極，用于檢測電阻的變化。本實用新型提供的高靈敏的壓力傳感器在特定形貌的硅基表面貼合柔性的導電層，通過柔性導電層承受壓力帶來的形變，改變傳感器導電性能，從而可以檢測到微小力的變化，實現了壓力感應和測量。

技術領域

本實用新型涉及一種壓力傳感器，用于檢測壓力的大小和波動，具體涉及一種柔性的壓力傳感器。

背景技術

壓力傳感器是工業實踐中最為常用一種傳感器，其廣泛應用于各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。

迄今為止，壓力傳感器的原理及其應用主要有以下幾種：

1、應變片壓力傳感器：其原理與應用力學傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。應用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器。壓阻式壓力傳感器主要利用電阻應變片，這是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一，電阻應變片最常見的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬應變片通過粘合劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路顯示或執行機構。金屬電阻應變片由基體材料、金屬應片絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。這種傳感器設計時容易受限，電阻應變片阻值太小，所需的驅動電流太大，同時應變片的發熱致使本身的溫度過高，不同的環境中使用，使應變片的阻值變化過大，輸出的零點漂移明顯，調零電路過于復雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。具體來講，電阻應變片的工作原理是：吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產生阻值變化的現象，俗稱為電阻應變效應。以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發生變化，其電阻值即會發生改變。假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值更會增大；當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小，而截面增加，電阻值則會 減小。只要測出加在電阻的變化(通常測電阻兩端的電壓)，即可獲得應變金屬絲的應變情況。

2、陶瓷壓力傳感器：壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接一個惠斯通電橋(閉橋)，由于壓敏電阻的壓阻效應，使電橋產生一個與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，標準的信號根據壓力量程的不同標定等，可以和應變式傳感器相兼容。

3、擴散硅壓力傳感器：其工作原理是將被測介質的壓力直接作用于傳感器的膜片上(不銹鋼或陶瓷)，使膜片產生與介質壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發生變化，用電子線路檢測這一變化，并傳輸出一個對應這一壓力的標準測量信號。

4、藍寶石壓力傳感器：利用變電式工作原理，采用硅-藍寶石作為半導體敏感元件，具有無與倫比的計量特性。

5、壓電壓力傳感器：主要命名用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀和磷酸二氫胺。壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態測量，因為經過外力作用下的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。