[實用新型]一種雙巨壓阻傳感器

有效

• 申請號: 201820948557.1
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN208751773U
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 張加宏;錢志雅;楊天民;張燕;顧穎;周瑩;徐滬童
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01L9/06
• 分類號: G01L9/06
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本實用新型公開了一種雙巨壓阻傳感器，包括高壓量程和低壓量程的巨壓阻壓力傳感器；所述的高壓量程巨壓阻壓力傳感器為硅鈦異質結壓力傳感器；所述的硅鈦異質結壓力傳感器自下而上依次是藍寶石基底層、真空腔體、敏感器件層A、絕緣二氧化硅層和彎曲拉伸的硅應力薄膜頂層；低壓量程巨壓阻壓力傳感器為硅鎵異質結壓力傳感器；所述的硅鎵異質結壓力傳感器自下而上依次是藍寶石基底層、真空腔體、敏感器件層B、絕緣二氧化硅層和無彎曲拉伸的硅應力薄膜頂層。本實用新型顯著的提高了井下壓力測量的靈敏度和分辨率，同時削弱了非線性誤差，能夠在整個井下探測范圍內（0?8km）實現統一的高精度壓力測量。

技術領域

本實用新型屬于微納機電系統傳感器技術領域，特別涉及一種雙巨壓阻傳感器。

背景技術

石油開采過程中井下環境復雜多變，需要對井下的溫度、壓力等物理參數進行實時的監測，以確定井下油層的分布狀況和保護潛油電泵正常穩定地持續運行。井下壓力是反映采油井實時狀況的一個極為重要參數，它通常是通過井下壓力傳感器實時獲取的。考慮到潛油電泵、油藏監測、智能井等系統需要對井下壓力進行長期在線監測，這就需要長期穩定性好、靈敏度高、測量精度高的井下壓力傳感器。但是井下壓力隨著深度增加變化比較大，選用傳統的壓阻式壓力傳感器存在溫度漂移和非線性誤差，因此需要對壓力傳感器進行溫度補償和線性化校正。即便如此，由于受到傳感器結構和工作原理的限制，傳統壓阻式壓力傳感器也很難在整個井深范圍內（0-8km）兼容高的靈敏度和測量精度。同時，井下壓力傳感器是隨著鉆井的過程中一起帶到井下，很難隨意取出進行重新標定處理，因此采用新的傳感器裝置及其測量方法，實現整個井深范圍內統一的高精度壓力測量是一個刻不容緩的問題。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種雙巨壓阻傳感器，有效提高了測量的精確度。

為解決上述技術問題，本實用新型采取如下技術方案：一種雙巨壓阻傳感器，包括高壓量程巨壓阻壓力傳感器和低壓量程巨壓阻壓力傳感器；

所述的高壓量程巨壓阻壓力傳感器為硅鈦異質結壓力傳感器；所述的硅鈦異質結壓力傳感器自下而上依次是藍寶石基底層、真空腔體、敏感器件層A、絕緣二氧化硅層和彎曲拉伸的硅應力薄膜頂層；所述的絕緣二氧化硅層設置有四個六棱柱型截面的硅鈦異質結傳感單元、金屬邊A、引線A、金屬片A、電極A和鋁端子A；每個所述的硅鈦異質結傳感單元包括自內而外依次嵌套的內層硅A、中間層鈦和外層硅A，外層硅A和中間層鈦的交界處設置外硅鈦異質結，中間層鈦和內層硅A的交界處設置內硅鈦異質結。硅鈦異質結傳感單元的兩端均設置有金屬邊A，每個金屬邊A各自通過引線A連接金屬片A，金屬片A通過其上引出的電極A連接有鋁端子A，絕緣二氧化硅層下表面設置的所有結構組成了敏感器件層A；

所述的低壓量程巨壓阻壓力傳感器為硅鎵異質結壓力傳感器；所述的硅鎵異質結壓力傳感器自下而上依次是藍寶石基底層、真空腔體、敏感器件層B、絕緣二氧化硅層和無彎曲拉伸的硅應力薄膜頂層；所述的絕緣二氧化硅層下表面設置有四個圓柱型截面的硅鎵異質結傳感單元、金屬邊B、引線B、金屬片B、電極B和鋁端子B；每個所述的硅鎵異質結傳感單元包括自內而外依次嵌套的內層硅B、中間層鎵和外層硅B，外層硅B和中間層鎵的交界處設置外硅鎵異質結，中間層鎵和內層硅B的交界處是內硅鎵異質結。硅鎵異質結傳感單元的兩端均設置有金屬邊B，每個金屬邊B各自通過引線B連接金屬片B，金屬片B通過其上引出的電極B連接有鋁端子B，絕緣二氧化硅層下表面設置的所有結構組成了敏感器件層B。

進一步地，所述的高壓量程巨壓阻壓力傳感器和所述的低壓量程巨壓阻壓力傳感器均置于方形容器中，方形容器的一側設有一根導管，導管內填充硅油，導管頂部設置過濾器。

進一步地，所述的方形容器的材料為氮化硅。

進一步地，所述的硅應力薄膜頂層設置有一棱臺。

本實用新型與現有技術相比，具有以下技術效果：