[实用新型]一种高灵敏压力传感器

说明书

本实用新型公开了一种高灵敏压力传感器，包括感应层、衬底层、隔离层；所述感应层包括感应层衬底和铺设于感应层衬底表面的导电层；所述隔离层位于导电层与衬底层中间，与导电层、衬底层贴合在一起，并将所述导电层与所述衬底层之间的接触呈间断性的隔离；所述衬底层与隔离层接触的一面设置成凹凸不平的粗槽表面；所述衬底层具有导电性，由其引出电极，用于检测电阻的变化。本实用新型提供的高灵敏的压力传感器在特定形貌的硅基表面贴合柔性的导电层，通过柔性导电层承受压力带来的形变，改变传感器导电性能，从而可以检测到微小力的变化，实现了压力感应和测量。

技术领域

本实用新型涉及一种压力传感器，用于检测压力的大小和波动，具体涉及一种柔性的压力传感器。

背景技术

压力传感器是工业实践中最为常用一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

迄今为止，压力传感器的原理及其应用主要有以下几种：

1、应变片压力传感器：其原理与应用力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。应用最为广泛的是压阻式压力传感器。压阻式压力传感器主要利用电阻应变片，这是压阻式应变传感器的主要组成部分之一，电阻应变片最常见的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属应变片通过粘合剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路显示或执行机构。金属电阻应变片由基体材料、金属应片丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。这种传感器设计时容易受限，电阻应变片阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化过大，输出的零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。具体来讲，电阻应变片的工作原理是：吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，其电阻值即会发生改变。假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值更会增大；当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小，而截面增加，电阻值则会 减小。只要测出加在电阻的变化(通常测电阻两端的电压)，即可获得应变金属丝的应变情况。

2、陶瓷压力传感器：压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接一个惠斯通电桥(闭桥)，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定等，可以和应变式传感器相兼容。

3、扩散硅压力传感器：其工作原理是将被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷)，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，用电子线路检测这一变化，并传输出一个对应这一压力的标准测量信号。

4、蓝宝石压力传感器：利用变电式工作原理，采用硅-蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。

5、压电压力传感器：主要命名用的压电材料包括有石英、酒石酸钾和磷酸二氢胺。压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用下的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。