[發(fā)明專利]測量微小壓力的壓力傳感器及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010375969.2
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN111442874A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 西安柯萊特信息科技有限公司
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02;G01L1/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及測量微小壓力的壓力傳感器及系統(tǒng)，主要涉及壓力測量裝置領(lǐng)域。本申請的壓力傳感器包括：光柵層、壓電材料層、手性金屬結(jié)構(gòu)層和基底；由于光柵層和手性金屬結(jié)構(gòu)層之間的表面等離激元的共振位置受該光柵層和該手性金屬結(jié)構(gòu)層之間距離的影響非常敏感，當(dāng)微小的壓力作用在該光柵層上時(shí)，該光柵層和手性金屬結(jié)構(gòu)層之間的距離發(fā)生改變，進(jìn)而使得該光柵層和該手性金屬結(jié)構(gòu)層之間的耦合情況發(fā)生改變，進(jìn)一步的改變從該基底出射的出射光的共振位置，并通過該出射光的共振位置的變化情況得到待測壓力的數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓力測量裝置領(lǐng)域，主要涉及一種測量微小壓 力的壓力傳感器及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

壓力是指發(fā)生在兩個(gè)物體的接觸表面的作用力，或者是氣 體對于固體和液體表面的垂直作用力，或者是液體對于固體表 面的垂直作用力。

現(xiàn)有技術(shù)，對于微小壓力的測量，一般采用壓力＝壓強(qiáng)×受 力面積(F＝pS)，需要先測量受力的面積S，和壓強(qiáng)p，然后通 過計(jì)算得到待測壓力。

但是，當(dāng)測量微小壓力時(shí)，現(xiàn)有的壓力測量裝置由于存在 相對于微小壓力較大的系統(tǒng)誤差，使得測量得到的微小壓力與 實(shí)際壓力數(shù)值存在較大的差異，進(jìn)而使得得到的微小壓力結(jié)果 不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一 種測量微小壓力的壓力傳感器及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)測 量微小壓力時(shí)，現(xiàn)有的壓力測量裝置由于存在相對于微小壓力 較大的系統(tǒng)誤差，使得測量得到的微小壓力與實(shí)際壓力數(shù)值存 在較大的差異，進(jìn)而使得得到的微小壓力結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下： 第一方面，本申請?zhí)峁┮环N測量微小壓力的壓力傳感器，壓力 傳感器包括：光柵層、壓電材料層、手性金屬結(jié)構(gòu)層和基底； 光柵層包括多個(gè)光柵條，手性金屬結(jié)構(gòu)層包括多個(gè)手性金屬單 元，多個(gè)手性金屬單元周期設(shè)置在基底的一側(cè)，壓電材料層設(shè) 置在多個(gè)手性金屬單元遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，多個(gè)光柵條周期設(shè)置 在壓電材料遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，且平行于手性金屬結(jié)構(gòu)層的任意 一條邊，其中，多個(gè)光柵條和多個(gè)手性金屬單元的設(shè)置周期不 同。

可選的，該壓力傳感器還包括金屬顆粒，金屬顆粒設(shè)置在 光柵層與壓電材料層之間。

可選的，該壓力傳感器還包括金屬顆粒，金屬顆粒設(shè)置在 壓電材料層與手性金屬結(jié)構(gòu)層之間。

可選的，該手性金屬單元的形狀可以為：E形、H形、G形 和F形中任意一種。

可選的，該壓電材料層的材料為透明壓電材料。

可選的，該壓電材料層的材料為石英。

可選的，該基底的材料為二氧化硅。

可選的，該多個(gè)手性金屬單元的材料均為貴金屬。

第二方面，本申請?zhí)峁┮环N測量微小壓力的壓力傳感系統(tǒng)， 壓力傳感系統(tǒng)包括：光源、光譜儀和第一方面任意一項(xiàng)的壓力 傳感器，光源設(shè)置在光柵層遠(yuǎn)離基底的一側(cè)，用于將光照射在 光柵層上，光譜儀設(shè)置在基底原理光源的一側(cè)，用于接收并檢 測出射光。

本發(fā)明的有益效果是：