[發明專利]微壓力傳感器

有效

• 申請號: 201780061568.6
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN110088586B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 斯蒂芬.A.馬什
• 申請（專利權）人: 斯蒂芬.A.馬什
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00;G01L9/08;G01L1/14
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

公開一種微壓力傳感器，其包括主體，所述主體具有通過膜提供的區室化腔室，膜固定在所述主體的相對壁之間，并且膜承載在膜的表面上布置的電極。

優先權聲明

本申請根據35 U.S.C.§119(e)要求于2016年8月5日提交的題目為“MicroPressure Sensor”的美國臨時專利申請62/371,361的的優先權，并要求于2017年8月4日提交的題目為“Micro Pressure Sensor”的美國專利申請15/668,837的優先權，這些專利申請的全部內容通過引用并入本文中。

技術領域

本說明書涉及壓力傳感器裝置和系統。

背景技術

壓力傳感器檢測或測量壓力，即由流體施加的力，該力是阻止流體膨脹所需的力。典型的壓力傳感器根據施加在傳感器上的壓力產生電信號。壓力傳感器用于各種控制和監測應用，并且可用于間接測量其他物理量，諸如流體流量、流體速度和高度。

壓力傳感器使用各種技術制造，每種技術都可根據性能、應用適用性和成本考慮而使用。在壓力傳感器的類型中，一種類型的壓力傳感器是力收集器類型的。力收集器類型使用力收集器(諸如隔膜、活塞等)來測量由施加到力收集器的力引起的應變(或偏轉)。力收集器的類型包括：壓阻式應變儀類型，其使用壓阻效應來檢測由于施加的壓力引起的應變；以及壓電類型，其使用在某些材料(諸如石英、某些陶瓷和某些聚合物)中發現的壓電效應。

另一種類型是電容類型，其使用隔膜和壓力腔來產生可變電容器以檢測由于施加的壓力引起的應變。常用技術使用金屬、陶瓷和硅隔膜。可以使用硅MEMS(微機電系統)技術制造這種傳感器。

發明內容

根據一個方面，一種微壓力傳感器，包括：主體，其具有限定腔室的一對相對的壁；多個膜，每個膜在其表面上具有對應的電極層，所述多個膜設置在所述腔室中并且固定在所述主體的相對的壁之間，以在腔室內設置多個隔室；第一組端口，其聯接到所述多個隔室中的第一組隔室，第一組端口設置在主體的一對相對的壁中的第一壁的對應部分中，所述主體的所述一對相對的壁中的第二壁是所述主體的實心部分；和第二組端口，其聯接到所述多個隔室中的不同的第二組隔室，所述第二組端口設置在所述主體的一對相對的壁中的第二壁的對應部分中，所述主體的一對相對的壁中的第一壁是所述主體的實心部分。

上述方面可包括一個或多個微壓力傳感器，一個或多個微壓力傳感器進一步包括連接到主體以限制腔室的一對端蓋。微壓力傳感器具有第一組端口，作為配置為聯接到處于源壓力的流體源的入口，以及第二組端口，作為配置為聯接到參考壓力的出口。微壓力傳感器具有多個電連接的第一組膜和多個電連接的第二組膜。在微壓力傳感器中，第一組端口中的每個端口和第二組端口中的每個端口相對于相應的第一組端口和第二組端口中的前一個端口交錯。在微壓力傳感器中，微壓力傳感器聯接到電容測量電路。在微壓力傳感器中，控制器將測得的電容轉換成壓力。在微壓力傳感器中，微壓力傳感器構造成由處于壓力的流體流驅動，流體被引導到作為入口的第一組端口中，使得設置在腔室中的多個膜根據流體流壓力和施加到作為出口的第二組端口的參考壓力之間的壓力差異而撓屈。在微壓力傳感器中，對于其中流體流壓力小于參考壓力的欠壓模式，處于從第一組端口出來的壓力的流體流導致多個隔室中的聯接到第一端口中的一個的第一個隔室壓縮，并且導致與所述多個隔室中的所述一個相鄰的至少一個隔室基本上同時膨脹。在微壓力傳感器中，對于其中流體流壓力大于參考壓力的過壓模式，處于進入第一組端口中的壓力的流體流導致多個隔室中的聯接到第一端口中的一個的第一個隔室膨脹，并且導致與所述多個隔室中的所述一個相鄰的至少一個隔室基本上同時壓縮。