[发明专利]使用量子分子旋转状态跃迁的压力感测

权利要求书

1.一种压力换能器，包括：

具有腔压力的腔；

第一偶极分子，其设置在所述腔内，所述第一偶极分子相对于所述腔压力在固定频率下具有第一量子旋转状态跃迁；

第二偶极分子，其设置在所述腔内，所述第二偶极分子在随所述腔压力变化的可变频率下具有第二量子旋转状态跃迁；

压力确定电路，所述压力确定电路被配置成基于所述第一偶极分子的峰吸收的第一频率和所述第二偶极分子的峰吸收的第二频率之差来确定所述腔压力。

2.根据权利要求1所述的压力换能器，其中所述固定频率在所述可变频率的范围之外。

3.根据权利要求1所述的压力换能器，还包括：

第一天线，其耦合到所述腔，所述第一天线被配置成将第一信号发射到所述腔中；以及

第二天线，其耦合到所述腔，所述第二天线被配置成从所述腔接收第二信号。

4.根据权利要求3所述的压力换能器，还包括耦合到所述第二天线的检测器电路，所述检测器电路被配置成确定所述第一频率和所述第二频率。

5.根据权利要求4所述的压力换能器，其中所述检测器电路包括：

锁相环即PLL，其被配置成扫描包括所述固定频率和所述可变频率的频率范围；以及

频率识别电路，其被配置成基于由所述PLL扫描的频率来确定所述第一频率和所述第二频率。

6.根据权利要求1所述的压力换能器，其中所述第一偶极分子是H₂O，并且所述第二偶极分子是CF₃CCH。

7.一种压力感测方法，包括：

将第一信号发射到具有腔压力的腔中，所述腔包含：第一偶极分子，其在相对于所述腔压力的固定频率下具有第一量子旋转状态跃迁；和第二偶极分子，其在随所述腔压力变化的可变频率下具有第二量子旋转状态跃迁；

处理从所述腔输出的第二信号，以确定所述第一偶极分子的峰吸收的第一频率和所述第二偶极分子的峰吸收的第二频率；以及

基于所述第一频率和所述第二频率之差确定所述腔压力。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述固定频率与所述可变频率的范围不重叠。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述方法还包括：

经由耦合到所述腔的接收天线接收从所述腔输出的所述第二信号；

其中所述发射包括驱动耦合到所述腔的发射天线。

10.根据权利要求7所述的方法，还包括：

在包括所述固定频率和所述可变频率的范围内生成频率扫描；以及

基于所述频率扫描确定所述第一频率和所述第二频率。

11.一种时钟发生器，包括：

硅衬底中的气密腔，所述腔具有腔压力；

所述腔内的第一偶极分子，其在相对于所述腔压力的固定频率下具有量子旋转状态跃迁；

所述腔内的第二偶极分子，其在随所述腔压力变化的可变频率下具有量子旋转状态跃迁；

时钟发生电路，其被配置成基于所述固定频率生成输出时钟信号；

第一天线，其耦合到所述腔，所述第一天线被配置成将第一信号发射到所述腔中；

第二天线，其耦合到所述腔，所述第二天线被配置成从所述腔接收第二信号；

耦合到所述第二天线的频率识别电路，所述频率识别电路被配置成确定：所述第一偶极分子的峰吸收的第一频率和所述第二偶极分子的峰吸收的第二频率；以及

压力监测电路，其被配置成基于所述第一频率和所述第二频率之差来确定所述腔压力。

12.根据权利要求11所述的时钟发生器，其中所述固定频率在所述可变频率的范围之外。

13.根据权利要求11所述的时钟发生器，其中所述时钟发生电路被配置成基于所述第一频率来生成所述输出时钟。

14.根据权利要求11所述的时钟发生器，其中所述压力监测电路被配置成基于所述固定频率和所述可变频率之差来生成警报信号。