[发明专利]一种毛缝结合的仿生气体流速传感器

说明书

本发明公开了一种毛缝结合的仿生气体流速传感器，是由嵌缝毛杆、固定底座、第一电极引线和第二电极引线构成，嵌缝毛杆与固定底座装配成一体，形成悬臂梁结构；左侧面引出第一电极引线，右侧面分引出第二电极引线，第一电极引线和第二电极引线均固定于固定底座上，其中嵌缝毛杆由弹性绝缘材料制成，其上表面、左侧面和右侧面均涂覆有导电材料层，右侧面的导电材料层上水平方向加工微纳狭缝。当有微小流速的气体流过时，气流与嵌缝毛杆相互作用，使嵌缝毛杆发生一定程度的偏转，当右侧面微纳狭缝受到拉伸时，偏角越大，狭缝宽度越大，电阻也越大；受到压缩时，偏角越大，狭缝宽度越小，电阻也就越小，从而实现对气体流速的感知测量。

技术领域

本发明属于气体流速测量技术领域，具体涉及一种气体流速传感器。通过检测电路中电阻变化大小，来确定被测气体流速大小。

背景技术

精确测量气体微流速具有十分重要的意义。目前主要的气体流速测量方式有机械式气体流速测量检测、热线热膜式气体流速检测(HWA)、超声和激光多普勒(LDA)流速检测方法等。但目前以上测量方法在实际应用中均存在着一定的问题：机械检测精度低、设备易老化且运行受温度影响，检测波动较大；热线热膜式气体流速检测时必须对传感器芯片电加热，所消耗的功率大且不适用于易燃易爆炸气体的检测；超声和激光多普勒流速检测设备复杂价格昂贵，一般在精密测量实验室或标定其他流速计时使用。因此，设计出体积小、结构简单、灵敏度高的微流速检测装置具有重要的现实意义和实用价值。

随着仿生学研究的不断深入，许多科学与技术难题都可以从生物界获得灵感。蝎子的缝感受器是一种极为敏感的机械感受器，可以准确分辨猎物与天敌的细微差别；而蝎子胫节表面的感知毛对周边空气具有极其灵敏的流速感知能力。二者相互配合、协同作用，为设计制造仿生高灵敏传感器提供了天然的生物蓝本。基于蝎子缝感受器和感知毛感知机理的气体流速传感器，具有体积小、结构简单、灵敏度高、易于批量生产等优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种毛缝结合的仿生气体流速传感器，其适用于各种气体流速流向(0-10m/s)的检测，体积小、灵敏性高、精度高，并且易于批量生产。

本发明是在对蝎子缝感受器以及感知毛流速感知机理研究的基础上，研发的气体微流速检测传感装置。

本发明是由嵌缝毛杆、固定底座、第一电极引线和第二电极引线构成，嵌缝毛杆与固定底座装配成一体，形成悬臂梁结构；左侧面引出第一电极引线，右侧面分引出第二电极引线，第一电极引线和第二电极引线均固定于固定底座上，其中嵌缝毛杆由弹性绝缘材料制成，嵌缝毛杆上表面、左侧面和右侧面均涂覆有导电材料层，右侧面的导电材料层上水平方向加工有微纳狭缝。

当有微小流速的气体流过时，气流与嵌缝毛杆相互作用，使嵌缝毛杆发生一定程度的偏转，当右侧面微纳狭缝受到拉伸时，偏角越大，狭缝宽度越大，电阻也越大；受到压缩时，偏角越大，狭缝宽度越小，电阻也就越小，从而实现对气体流速的感知测量。

所述的嵌缝毛杆由有较好弹性的绝缘材料(如油纸)制成，其上、左、右三面均涂覆有导电材料层(如石墨烯)，并在右侧面导电材料涂层上加工微纳狭缝结构。

本发明的有益效果：

当嵌缝毛杆偏转时，右侧面微纳狭缝受到作用力，回路中电阻阻值发生改变，以检测电阻变化为表征手段，结构简单、经济性好，易于批量化生产。

附图说明

图1本发明的主视图。

图2本发明的右视图。

图3本发明测量流速时的机理图。

具体实施方式