[发明专利]一种基于石墨烯导电特性的气体压力传感器装置

摘要

本发明针对密闭容器内气体压力难以测量的现状，提出一种密闭容器内气体压力测量装置。压力传感器密闭容器装置由圆柱型容器、低压气体、圆形单晶硅板和石墨烯薄膜组成。所述桥式电路信号提取装置由电源、电阻、电流表、电压表、开关和导线组成。圆形单晶硅板及石墨烯薄膜在低压气体的作用下向容器内方向弯曲，石墨烯薄膜长度发生变化，石墨烯薄膜的电阻随长度变化，在桥式电路信号提取回路上就会形成相应的电流和电压变化，采集该变化信号，经过转化就能得到石墨烯薄膜的电阻变化，得到容器内气体压力。

主权项

1.所述压力传感器密闭容器装置由圆柱型容器(3)、低压气体(4)、圆形单晶硅板(1)和石墨烯薄膜(2)组成；所述圆柱型容器(3)中充入低压气体(4)，使得圆形单晶硅板(1)总是向内弯曲；所述圆形单晶硅板(1)半径为2mm，厚度为20μm，固结于圆柱型容器(3)上方，与圆柱型容器(3)一起组成密闭容器；所述石墨烯薄膜(2)长度为1mm，宽度为500μm，厚度为0.35nm，固结于圆形单晶硅板(1)下表面，在密闭容器内部；所述石墨烯薄膜(2)两端接上导线，分别连接桥式电路的a、b两端；圆形单晶硅板(1)及石墨烯薄膜(2)在低压气体(4)的作用下向容器内方向弯曲，石墨烯薄膜(2)长度发生变化，石墨烯薄膜(2)的电阻随长度变化，在桥式电路信号提取回路上就会形成相应的电流和电压变化，采集该变化信号，经过转化就能得到石墨烯薄膜(2)的电阻变化，得到容器内气体压力；当圆形单晶硅板(1)发生形变时，读取电压表(6)的数值，得到圆板中心处的压力差为其中，P为容器内外压力差，E为圆形单晶硅板材料的弹性模量，b为石墨烯薄膜的宽度，l为石墨烯薄膜的长度，h为圆形单晶硅板的厚度，U_g为电压表显示值，a为圆形单晶硅板的半径，γ为泊松比，U_s为电源电压。