[发明专利]一种可同步测量气流压力与气流温度的柔性传感器及其组装方法和应用

说明书

本发明公开了一种可同步测量气流压力与气流温度的柔性传感器及其组装方法和应用，所述传感器主要包括支撑平台、倾斜悬臂梁、导电纳米粒子点阵、导电微电极和电导测量外电路；倾斜悬臂梁倾斜固定于支撑平台上，在倾斜悬臂梁正反表面相对应位置分布至少一组导电纳米粒子阵列；各组内的导电纳米粒子阵列两侧分布有导电微电极；电导测量外电路与导电微电极电连接。本发明对于气流压力与温度敏感的元件为导电纳米粒子阵列，其量子电导随粒子间距与温度呈指数关联，故对气流压力和引起的形变及温度变化会有极其灵敏的响应；这一结构可同步测量气流的压力与温度、无需集成额外传感器校准，精简了传感结构，纳米粒子点阵的阻抗都处于兆欧量级，功耗极小。

技术领域

本发明属于传感器、检测仪器领域，涉及一种可同步测量气流压力与气流温度的柔性传感器，通过将倾斜悬臂梁正反表面同组内对应的导电纳米粒子点阵电导变化的幅度对比，就可以同步测量出气流压力、气流方向及气流温度，具体为导电纳米粒子点阵与柔性衬底的新型敏感复合结构温压应变传感器及其组装方法和应用。

背景技术

在工业控制、气象检测、航空航天及交通运输等诸多领域，对精密的气流传感器具有广泛的需求，其根本原因是气流传感器能够对气流压力、温度、流向实现精准探测，为操控系统提供必要的数据支撑，经中央处理器分析后做出适当的处理举措。为了能够准确测量端气流的多项信息。传统的气流探测体系往往集成式地在系统内布控不同的传感器，让各个传感器分门别类地测试气流的压力、温度乃至于流向，并最终汇总所有数据，完成对气体流动的全方位探测。然而这种测量模式存在着抗干扰能力弱的缺陷。多数测量气压的传感器往往会对温度敏感，无法区分其信号源于气流压力变化或是气流温度变化，因而需要集成温度传感器对其校准。然而系统中温度传感器与压力传感器的集成位置往往并非一处，校准时会因为位置差异而引入校准误差。此外，所集成的温度传感器也会对气压变化敏感，在不稳定气流作用下，亦不能准确探测到气流温度，因而会加剧整个系统中探测数据的失真。总的来说，现有的多功能气流测量系统的精度仍有提高的空间。

纳米粒子点阵的量子电导对粒子间平均距离异常敏感，可用于开发感知应变、压力的传感器。另外，温度也会影响到在纳米粒子点阵中传输的电子内能，从而改变纳米粒子点阵的导电能力。据此，申请人设计了一种基于纳米粒子点阵的可同步测量气流压力与气流温度的柔性传感器。该传感器通过联立同组内纳米粒子点阵的电导变化，建立准确的解耦方法，原位解析出气流压力、温度与方向，可广泛应用于工业控制、气象观测、交通运输以及微型机器人探测等领域。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可同步测量气流压力与气流温度的柔性传感器及其组装方法和应用。本发明利用同组内两个纳米粒子点阵的量子电导对气流压力与温度变化的不同响应行为，从而实现对气流压力与温度的不同测量，是一种相较于将压力传感器与温度传感器相互集成技术的改进。在本发明中，不需要额外地在压力传感器中集成温度传感器，取而代之的是从两个纳米粒子点阵的相对电导变化中提取出压力变化和温度变化两个参量。

本发明采用的技术方案如下：