[發明專利]一種納米薄膜壓力傳感器及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202310089392.2
• 申請日: 2023-02-09
• 公開（公告）號: CN116202663A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 曾朋輝;雷衛武;徐建;范敏
• 申請（專利權）人: 松諾盟科技有限公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;C23C14/08;C23C14/18;C23C14/35;C23C14/02;C22C19/05;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 湖南正則奇美專利代理事務所(普通合伙) 43105
• 代理人: 張繼綱

本發明公開了一種納米薄膜壓力傳感器及其制備方法與應用，涉及傳感器技術領域；該傳感器包括：鋼杯膜片；鋼杯膜片上設有芯體；芯體依次包括：過渡層、絕緣層、應變電阻層和保護層；芯體分區設置包括內電阻區、外電阻區和焊盤區；內電阻區由R1、R2、R3和R4組成；R1和R2串聯形成第一橋臂；R3和R4串聯形成第二橋臂；外電阻區由R5、R6、R7和R8組成；R5和R6串聯形成第三橋臂；R7和R8串聯形成第四橋臂；本發明中通過設置內電阻區和外電阻區，并采用串聯電阻組形成橋臂，利用串聯電阻組中電阻相互補償，從而提升壓力傳感器的工作穩定性。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，具體是一種納米薄膜壓力傳感器及其制備方法與應用。

背景技術

鋼基濺射薄膜壓力傳感器具有精度高、穩定性好、工作溫度范圍寬、可以測量超大量程等優點，廣泛應用于石化、工程機械、電力等多個領域。

但由于鋼基壓力傳感器的芯體結構復雜，機械加工困難（芯體直徑小，最小的內孔加工直徑約1mm），難以保證鋼杯內部加工的一致性與均勻性,尤其是鋼杯膜片部位的厚度均勻性是直接影響受力變形，從而導致傳感器的測試穩定性較差；如果在鋼杯上表面沉積納米敏感薄膜電阻，則測量出來的壓力會形成較大的個體差異性，影響產品的批次一致性，不利于規模化生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米薄膜壓力傳感器，以解決上述背景技術中提出的問題和缺陷的至少一個方面。

本發明還提供了上述納米薄膜壓力傳感器的制備方法。

本發明還提供了上述納米薄膜壓力傳感器的應用。

具體如下，本發明第一方面提供了一種納米薄膜壓力傳感器，

包括：

鋼杯膜片；

所述鋼杯膜片上設有芯體；

所述芯體依次包括：

過渡層、絕緣層、應變電阻層和保護層；

所述芯體分區設置包括內電阻區、外電阻區和焊盤區；

所述內電阻區由R1、R2、R3和R4組成；

所述R1和所述R2串聯形成第一橋臂；

所述R3和所述R4串聯形成第二橋臂；

所述外電阻區由R5、R6、R7和R8組成；

所述R5和所述R6串聯形成第三橋臂；

所述R7和所述R8串聯形成第四橋臂。

根據本發明壓力傳感器技術方案中的一種技術方案，至少具備如下有益效果：

本發明中使用8個電阻形成電橋；并將其中兩個電阻組合形成一個橋臂；從而大大降低了由于膜片加工不均勻性帶來的應力差異；從而提高了批次產品的一致性。

同時通過多電阻組合，從而放大了應變電阻的放大量，從而提高了傳感器的靈敏度。

同時本發明中兩個電阻組合形成一個橋臂后，在檢測電阻自身發熱時，兩個電阻能夠形成良好的熱補償，從而提高了傳感器的工作穩定性。

即本發明通過多電阻串聯組合的方式，利用串聯電阻間的相互補償，大幅度提升了芯體的抗干擾能力、長期穩定性和一致性；有利于納米薄膜壓力傳感器的大規模生產。

根據本發明的一些實施方式，所述內電阻區和所述外電阻區為同心圓設置。

根據本發明的一些實施方式，所述內電阻區設置在受力拉伸最大位置。

根據本發明的一些實施方式，所述外電阻區設置在受力壓縮最大位置。

根據本發明的一些實施方式，所述受力拉伸最大位置通過ANSYS軟件受力分析得到。

根據本發明的一些實施方式，所述受力壓縮最大位置通過ANSYS軟件受力分析得到。