CN110307921B - 一种压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压力传感器，包括衬底、输入端、输出端，输入端和输出端置于衬底上，输入端和输出端之间设置连接部，连接部分为上连接部和下连接部，下连接部置于衬底上，上连接部置于下连接部上。在给上连接部施加压力时，上连接部的有效折射率发生变化，从而导致连接部在输出端一侧的光信号发生变化。通过探测该变化，实现针对压力的探测。由于介质的有效折射率严重地依赖于介质的形貌，因此该发明具有灵敏度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种压力传感器。
背景技术
压力探测在工程实践中具有重要的应用价值。压力传感器是一种能感受压力信号，并将压力信号转换成电信号或其他类型信号的装置。常见的压力传感器有压阻式压力传感器、陶瓷压力传感器、压电式压力传感器、蓝宝石压力传感器等，这些压力传感器探测灵敏度低。压力传感器具有灵敏度高等优点。例如，授权公告号为CN207881870U的实用新型专利公布了一种压力探测技术方案：在具有脊形波导阵列的基底上溅射薄膜，在入射光的激发下，在薄膜上形成Gap-SPP模式，压力使基底发生形变，进而改变阵列之间的缝隙大小，进而改变SPP波长改变，将压力转换为光学信号。在这种方案中，施加压力的方向与入射光的方向相同，也就是说压力从器件上面施加，入射光也从上面施加，实际使用操作不变。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种压力传感器，该压力传感器包括衬底、输入端、输出端，输入端和输出端置于衬底上，输入端和输出端材料相同，输入端和输出端之间设置有连接部，连接部分为下连接部和上连接部，下连接部置于衬底上，上连接部置于下连接部的上方，所述上连接部为柔性透明材料。
所述输入端、输出端、下连接部材料相同。
所述输入端、输出端、下连接部的材料为二氧化硅。
所述上连接部的高度大于输入端和输出端的高度。
所述连接部有两处，两连接部间设有与输入端和输出端相同材料的中间部。
所述两处连接部中上连接部的高度不同。
所述上连接部的顶部设有贵金属颗粒。
所述贵金属颗粒为金。
所述贵金属颗粒的直径为20nm-100nm。
本发明的有益效果：本发明提供的这种压力传感器，通过在输入端和输出端之间设置两光通道，光下连接部和上连接部通过后，在输出端叠加，通过测量叠加后光波的信息，判断压力大小。此外，本发明还在输入端和输出端间设置两个连接部,在两上连接部的上面施加压力，通过探测两连接部间的耦合，判断压力大小。具有使用方便、探测灵敏度高等优点。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是压力传感器示意图一。
图2是基于光纤结构的气体探测器示意图二。
图3是基于光纤结构的气体探测器示意图三。
图中：1、输入端；2、输出端；3、连接部；31、下连接部；32、上连接部；4、中间部；5、贵金属颗粒。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
本发明提供了一种如图1所示的压力传感器，该压力传感器包括衬底、输入端1、输出端2，输入端1和输出端2置于衬底上，输入端1和输出端2由相同的材料构成，输入端1和输出端2之间设置有连接部3，连接部3分为下连接部31和上连接部32，下连接部31置于衬底上，上连接部32置于下连接部31的上方，上连接部32为透明柔性材料，例如ITO材料，衬底可以为硅材料。下连接部31与输入端1、输出端2的材料相同，例如二氧化硅材料。光耦合到输入端1后，在连接部3的左端分路，一路沿下连接部31传播，一路沿上连接部32传播，两路光信号在连接部3的右端叠加，并通过输出端2传递给探测器。当在上连接部32上施加的压力不同时，上连接部32的高度将发生变化，在其中传播的光的有效折射率将发生变化，在连接部3右端叠加后，产生的光信号发生变化。通过探测该变化，可以实现针对压力的传感器。由于介质的有效折射率严重地依赖于介质的形貌特征，所以该传感器具有灵敏度高的优点。另外，上连接部32的高度大于输入端1或输出端2的高度，方便施加压力。
实施例2
在实施例1的基础上，如图2所示，连接部2有两处，两连接部2间设有与输入端1和输出端2相同材料的中间部4。两连接部3中的光通过中间部4形成耦合，也就是说，在中间部4中形成另外一种共振，从而在透射光谱中形成更多的模式，在探测时，可以探测不同模式的变化，从而增加探测的可靠性。此外，两连接部3中上连接部32的高度还可以不同，在对两上连接部32施加压力时，以便于产生不同的形变，从而实现对光信号不同的调制。在探测光信号时，可以通过探测不同模式的变化，进一步提高探测结果的可靠性。
实施例3
在实施例1的基础上，如图3所示，在上连接部32的顶部设有贵金属颗粒5，贵金属颗粒5为金。在对上连接部32施加压力时，贵金属颗粒5与上连接部32的底部之间的距离减小。由于贵金属颗粒5对光具有很强的局域作用，上述这种距离的减小，更增强了贵金属颗粒5附近的电场，增加了贵金属颗粒5对光的吸收。所以，在上连接部32顶部设有贵金属颗粒5以后，探测的光信号对压力更加敏感，提高了探测的灵敏度。此外，贵金属颗粒5的直径在20nm-100nm之间，使得贵金属颗粒5对可见光的作用更加明显。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种压力传感器，其特征在于：包括衬底、输入端、输出端，输入端和输出端置于衬底上，输入端和输出端材料相同，输入端和输出端之间设置有连接部，连接部分为下连接部和上连接部，下连接部置于衬底上，上连接部置于下连接部的上方，且上连接部和下连接部分别可传导一路光信号；
所述上连接部为柔性透明的ITO材料，所述上连接部的顶部设有贵金属颗粒，贵金属颗粒设置有若干，且贵金属颗粒的直径为20nm-100nm；通过贵金属颗粒使得上连接部内的光信号被改变；
其中，在对上连接部施加压力时，贵金属颗粒与上连接部的底部之间的距离减小；由于贵金属颗粒对光具有很强的局域作用，通过上述的距离的减小使得贵金属颗粒附近的电场增强、贵金属颗粒对光的吸收增加；以使得探测的光信号对压力更加敏感，提高了探测的灵敏度。
2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：所述输入端、输出端、下连接部材料相同。
3.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：所述输入端、输出端、下连接部的材料为二氧化硅。
4.如权利要求1-3中任一项权利要求所述的压力传感器，其特征在于：所述上连接部的高度大于输入端和输出端的高度。
5.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：所述连接部有两处，两连接部间设有与输入端和输出端相同材料的中间部。
6.如权利要求5所述的压力传感器，其特征在于：所述两处连接部中上连接部的高度不同。
7.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：所述贵金属颗粒为金。
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