[發(fā)明專利]一種探空巨壓阻氣壓傳感器陣列裝置及測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810343471.0
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108375446B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張加宏;顧穎;楊天民;周瑩;錢志雅;張燕;徐滬童
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G01L9/02
• 分類號: G01L9/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

1.一種探空巨壓阻氣壓傳感器陣列裝置的測量方法，其特征在于，裝置包括至少一個第一巨壓阻氣壓傳感器陣列、至少一個第二巨壓阻氣壓傳感器陣列、信號調(diào)理電路、模擬選擇器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、處理器和GPS無線通信模塊；其中，

第一巨壓阻氣壓傳感器陣列、第二巨壓阻氣壓傳感器陣列分別將采集到的數(shù)據(jù)信號通過信號調(diào)理電路處理后，再利用模擬選擇器選通傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號傳輸給處理器，再通過GPS無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸給外部的控制中心；

所述第一巨壓阻氣壓傳感器陣列包括4個相同的第一巨壓阻氣壓傳感器，第一巨壓阻氣壓傳感器包括自下而上依次疊放的玻璃基底層、硅底層和絕緣二氧化硅層，所述絕緣二氧化硅層上表面的四周分別設(shè)置有4個正方形截面的硅鋁異質(zhì)結(jié)傳感單元，每個硅鋁異質(zhì)結(jié)傳感單元包括自內(nèi)而外依次嵌套的內(nèi)層硅、中間層鋁和外層硅，硅鋁異質(zhì)結(jié)的兩端均設(shè)置有金屬邊，每個金屬邊各自通過引線連接金屬片，金屬片通過其上引出的電極連接有鋁端子；

所述第二巨壓阻氣壓傳感器陣列包括4個相同的第二巨壓阻氣壓傳感器，第二巨壓阻氣壓傳感器包括自下而上依次疊放的玻璃基底層、硅底層和絕緣二氧化硅層，所述絕緣二氧化硅層上表面的四周分別設(shè)置有4個三角形截面的硅鍺異質(zhì)結(jié)傳感單元，每個硅鍺異質(zhì)結(jié)傳感單元包括自內(nèi)而外依次嵌套的內(nèi)層硅、中間層鍺和外層硅，硅鍺異質(zhì)結(jié)的兩端均設(shè)置有金屬邊，每個金屬邊各自通過引線連接金屬片，金屬片通過其上引出的電極連接有鋁端子；

第一巨壓阻氣壓傳感器為高空量程的巨壓阻氣壓傳感器，第二巨壓阻氣壓傳感器為中低空量程的巨壓阻氣壓傳感器，第一巨壓阻氣壓傳感器陣列為高空量程的巨壓阻氣壓傳感器陣列、第二巨壓阻氣壓傳感器陣列為中低空量程的巨壓阻氣壓傳感器陣列；

測量方法具體如下：

當裝置工作時，處理器先判斷氣壓數(shù)值在哪個工作范圍內(nèi)，若在450~1100hPa范圍內(nèi)，則選擇中低空量程的巨壓阻氣壓傳感器陣列T上的數(shù)據(jù)進行采集；若在3~450hPa范圍內(nèi)，處理器通過地址線A2A1A0控制模擬選擇器選擇高空量程的巨壓阻氣壓傳感器陣列S上的數(shù)據(jù)進行采集；將選擇后的數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，得到的數(shù)字信號再傳輸給處理器，處理器將數(shù)據(jù)傳遞給GPS無線通信模塊，并由GPS無線通信模塊發(fā)送回地面控制中心，實現(xiàn)氣壓數(shù)據(jù)的測量，最后將兩個量程的數(shù)據(jù)合并形成一個整體的3-1100hPa復(fù)合量程的數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種探空巨壓阻氣壓傳感器陣列裝置的測量方法，其特征在于，所述硅底層的底部向上設(shè)置有凹槽，位于凹槽上方的硅底層為受力應(yīng)變薄膜；高空量程的巨壓阻氣壓傳感器具有E型凹槽和受力應(yīng)變薄膜，中低空量程的巨壓阻氣壓傳感器具有C型凹槽和受力應(yīng)變薄膜。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種探空巨壓阻氣壓傳感器陣列裝置的測量方法，其特征在于，高空量程的巨壓阻氣壓傳感器具有尺寸大于或等于1500μm×1500μm的E型凹槽和厚度小于35μm的受力應(yīng)變薄膜，中低空量程的巨壓阻氣壓傳感器具有尺寸小于或等于900μm×900μm的C型凹槽和厚度大于或等于35μm的受力應(yīng)變薄膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種探空巨壓阻氣壓傳感器陣列裝置的測量方法，其特征在于，第一巨壓阻氣壓傳感器中的四個硅鋁異質(zhì)結(jié)傳感單元分別設(shè)置于絕緣二氧化硅層上表面的四周，其中兩個硅鋁異質(zhì)結(jié)傳感單元對稱放置于受力應(yīng)變薄膜相對應(yīng)的范圍內(nèi)，另外兩個硅鋁異質(zhì)結(jié)傳感單元對稱放置于受力應(yīng)變薄膜相對應(yīng)的范圍外，位于受力應(yīng)變薄膜相對應(yīng)的范圍內(nèi)兩組硅鋁異質(zhì)結(jié)傳感單元的連線與位于受力應(yīng)變薄膜相對應(yīng)的范圍外兩組硅鋁異質(zhì)結(jié)傳感單元的連線互相垂直；位于受力應(yīng)變薄膜相對應(yīng)的范圍內(nèi)的兩組硅鋁異質(zhì)結(jié)傳感單元是被測端；位于受力應(yīng)變薄膜相對應(yīng)的范圍外的兩組硅鋁異質(zhì)結(jié)傳感單元是參考端，通過引線連接至鋁端子，構(gòu)成了具有溫度補償功能的惠斯通電橋，硅鋁異質(zhì)結(jié)傳感單元具有內(nèi)外兩層接觸勢壘。