[发明专利]微压力传感器

说明书

公开一种微压力传感器，其包括主体，所述主体具有通过膜提供的区室化腔室，膜固定在所述主体的相对壁之间，并且膜承载在膜的表面上布置的电极。

优先权声明

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2016年8月5日提交的题目为“MicroPressure Sensor”的美国临时专利申请62/371,361的的优先权，并要求于2017年8月4日提交的题目为“Micro Pressure Sensor”的美国专利申请15/668,837的优先权，这些专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本说明书涉及压力传感器装置和系统。

背景技术

压力传感器检测或测量压力，即由流体施加的力，该力是阻止流体膨胀所需的力。典型的压力传感器根据施加在传感器上的压力产生电信号。压力传感器用于各种控制和监测应用，并且可用于间接测量其他物理量，诸如流体流量、流体速度和高度。

压力传感器使用各种技术制造，每种技术都可根据性能、应用适用性和成本考虑而使用。在压力传感器的类型中，一种类型的压力传感器是力收集器类型的。力收集器类型使用力收集器(诸如隔膜、活塞等)来测量由施加到力收集器的力引起的应变(或偏转)。力收集器的类型包括：压阻式应变仪类型，其使用压阻效应来检测由于施加的压力引起的应变；以及压电类型，其使用在某些材料(诸如石英、某些陶瓷和某些聚合物)中发现的压电效应。

另一种类型是电容类型，其使用隔膜和压力腔来产生可变电容器以检测由于施加的压力引起的应变。常用技术使用金属、陶瓷和硅隔膜。可以使用硅MEMS(微机电系统)技术制造这种传感器。

发明内容

根据一个方面，一种微压力传感器，包括：主体，其具有限定腔室的一对相对的壁；多个膜，每个膜在其表面上具有对应的电极层，所述多个膜设置在所述腔室中并且固定在所述主体的相对的壁之间，以在腔室内设置多个隔室；第一组端口，其联接到所述多个隔室中的第一组隔室，第一组端口设置在主体的一对相对的壁中的第一壁的对应部分中，所述主体的所述一对相对的壁中的第二壁是所述主体的实心部分；和第二组端口，其联接到所述多个隔室中的不同的第二组隔室，所述第二组端口设置在所述主体的一对相对的壁中的第二壁的对应部分中，所述主体的一对相对的壁中的第一壁是所述主体的实心部分。

上述方面可包括一个或多个微压力传感器，一个或多个微压力传感器进一步包括连接到主体以限制腔室的一对端盖。微压力传感器具有第一组端口，作为配置为联接到处于源压力的流体源的入口，以及第二组端口，作为配置为联接到参考压力的出口。微压力传感器具有多个电连接的第一组膜和多个电连接的第二组膜。在微压力传感器中，第一组端口中的每个端口和第二组端口中的每个端口相对于相应的第一组端口和第二组端口中的前一个端口交错。在微压力传感器中，微压力传感器联接到电容测量电路。在微压力传感器中，控制器将测得的电容转换成压力。在微压力传感器中，微压力传感器构造成由处于压力的流体流驱动，流体被引导到作为入口的第一组端口中，使得设置在腔室中的多个膜根据流体流压力和施加到作为出口的第二组端口的参考压力之间的压力差异而挠屈。在微压力传感器中，对于其中流体流压力小于参考压力的欠压模式，处于从第一组端口出来的压力的流体流导致多个隔室中的联接到第一端口中的一个的第一个隔室压缩，并且导致与所述多个隔室中的所述一个相邻的至少一个隔室基本上同时膨胀。在微压力传感器中，对于其中流体流压力大于参考压力的过压模式，处于进入第一组端口中的压力的流体流导致多个隔室中的联接到第一端口中的一个的第一个隔室膨胀，并且导致与所述多个隔室中的所述一个相邻的至少一个隔室基本上同时压缩。