CN111998987A - 一种高灵敏气压探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高灵敏气压探测器，包括：管道、管壁、弹性部、二硫化钼层、电极，管道由管壁围成，管道的一端用于连接待测气压的腔室，弹性部设置在管道另一端的内部，弹性部封堵管道，弹性部与管道的截面平齐，二硫化钼层覆盖弹性部，二硫化钼层的边缘固定在管壁上，电极有两个，两个所述电极分别设置在所述二硫化钼层上所述弹性部的两侧。应用时，管道连接待测腔室，通过测量二硫化钼层的导电特性的变化实现气压探测。因为二硫化钼层的导电特性严重地依赖于其栅极电压，所以本发明具有探测灵敏度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及气压探测领域，具体涉及一种高灵敏气压探测器。
背景技术
气压探测器是用于测量气体绝对压强的仪器。具体地，气压探测器是一种检测装置，能够感受到被测气体的压强，并将压强转换为电信号或其他所需形式的信息输出。传统测量气体压强的方法有U形真空计和弹性变形真空计等。这些气体压强测量方法的灵敏度低。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种高灵敏气压探测器，包括：管道、管壁、弹性部、二硫化钼层、电极，管道由管壁围成，管道的一端用于连接待测气压的腔室，弹性部设置在管道另一端的内部，弹性部封堵管道，弹性部与管道的截面平齐，二硫化钼层覆盖弹性部，二硫化钼层的边缘固定在管壁上，电极有两个，两个所述电极分别设置在所述二硫化钼层上所述弹性部的两侧。
更进一步地，还包括石墨烯层，石墨烯层覆盖在二硫化钼层上，电极置于石墨烯层上弹性部的两侧。
更进一步地，墨烯层中石墨烯的层数少于10层。
更进一步地，靠近管道截面一侧，弹性部具有锥部。
更进一步地，弹性部的材料为橡胶。
更进一步地，二硫化钼层中二硫化钼的层数少于10层。
更进一步地，管道的直径不相等，连接待测气压腔室的一端，管道的直径大，在弹性部一端，管道的直径小。
更进一步地，管壁为绝缘材料。
更进一步地，管道的截面为圆形或方形。
更进一步地，电极的材料为金。
本发明的有益效果：本发明提供了一种高灵敏气压探测器，包括：管道、管壁、弹性部、二硫化钼层、电极，管道由管壁围成，管道的一端用于连接待测气压的腔室，弹性部设置在管道另一端的内部，弹性部封堵管道，弹性部与管道的截面平齐，二硫化钼层覆盖弹性部，二硫化钼层的边缘固定在管壁上，电极有两个，两个所述电极分别设置在所述二硫化钼层上所述弹性部的两侧。应用时，管道连接待测腔室，待测腔室中的气体挤压弹性部，弹性部挤压二硫化钼层，二硫化钼层产生压电效应，相当于对二硫化钼层施加了栅极电压，改变了二硫化钼层的导电特性，通过测量二硫化钼层的导电特性的变化实现气压探测。因为二硫化钼层的导电特性严重地依赖于其栅极电压，所以本发明具有探测灵敏度高的优点。
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是一种高灵敏气压探测器的示意图。
图2是又一种高灵敏气压探测器的示意图。
图中：1、管道；2、管壁；3、弹性部；4、二硫化钼层；5、电极。
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
本发明提供了一种高灵敏气压探测器。如图1所示，该高灵敏气压探测器包括：管道1、管壁2、弹性部3、二硫化钼层4、电极5。管道1由管壁2围成。管壁2具有一定的厚度，能够被用来固定二硫化钼层4和承载电极5。管壁2为绝缘材料，不导通电流。例如管壁2为二氧化硅材料。管道1的截面为圆形或方形。管道1的一端用于连接待测气压的腔室，用以测量腔室内的气压。弹性部3设置在管道1另一端的内部，弹性部3封堵管道1，弹性部3与管道1的截面平齐。也就是说，弹性部3密封管道1，管道1内的气体作用到弹性部3上。弹性部3的材料为弹性材料。优选地，弹性部3的材料为橡胶。二硫化钼层4覆盖弹性部3。二硫化钼层4的边缘固定在管壁2上。二硫化钼层4中二硫化钼的层数少于10层。电极5有两个，两个电极5分别设置在二硫化钼层4上弹性部3的两侧，用以测量弹性部3外侧二硫化钼层4的导电特性。电极5的材料为金。
应用时，管道1连接待测腔室，用以测量腔室内的气压，待测腔室中的气体挤压弹性部3，弹性部3挤压二硫化钼层4，二硫化钼层4产生压电效应，相当于对二硫化钼层4施加了栅极电压，改变了二硫化钼层4的导电特性，通过测量二硫化钼层4导电特性的变化实现气压探测。因为二硫化钼层4的导电特性严重地依赖于其栅极电压，所以本发明具有探测灵敏度高的优点。另外，本发明设备简单，连接到待测腔室即可探测腔室内的气压，使用方法也简单。此外，在本发明中，可以更换弹性部3的材料，使得本发明具有不同的气压探测量程。
更进一步地，管道1的直径不相等，连接待测气压腔室的一端，管道1的直径大，在弹性部3一端，管道1的直径小。由于直径小的管道1具有更高的气体阻力，所以这样的设置能够测量待测腔室内更大的气压。
更进一步地，弹性部3可以为一种弹性材料，也可以为多种弹性材料的复合体，以满足不同量程的气压测量。
实施例2
在实施例1的基础上，该高灵敏气压探测器还包括石墨烯层，石墨烯层覆盖在二硫化钼层4上，电极5置于石墨烯层上弹性部3的两侧。石墨烯层中石墨烯的层数少于10层。这样一来，当弹性部3挤压二硫化钼层4时，二硫化钼层4上产生电压，该电压也作用到石墨烯层上，相当于针对石墨烯层施加了栅极电压，改变了石墨烯层的导电特性。因为石墨烯层的导电特性也显著地依赖于栅极电压，所以本实施例具有气压探测灵敏度更高的优点。
实施例3
在实施例1或2的基础上，如图2所示，靠近管道1截面一侧，弹性部3具有锥部。这样一来，当气体挤压弹性部3时，对二硫化钼层4的作用力主要来自于锥部，由于锥部的截面积小，对二硫化钼层4单位面积上施加的力更大，因此产生的压电效应更强，相当于施加的栅极电压更大，对两电极5间的导电特性改变更大，所以本实施例具有气压探测灵敏度更高的优点。
此外，还可以通过应用复合结构的弹性部5实现针对二硫化钼层4压力分布的不均匀。例如，弹性部3分由中心部和外围部构成，外围部与管壁接触，中心部设置在外围部内。中心部的弹性系数小，外围部的弹性系数大。在气体压力作用下，中心部向外突出更多，外围部突出更少，从而实现针对二硫化钼层4压力的不均匀性，从而更多地改变二硫化钼层4的导电特性。
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 (10)
1.一种高灵敏气压探测器，其特征在于，包括：管道、管壁、弹性部、二硫化钼层、电极，所述管道由所述管壁围成，所述管道的一端用于连接待测气压的腔室，所述弹性部设置在所述管道另一端的内部，所述弹性部封堵所述管道，所述弹性部与所述管道的截面平齐，所述二硫化钼层覆盖所述弹性部，所述二硫化钼层的边缘固定在所述管壁上，所述电极有两个，两个所述电极分别设置在所述二硫化钼层上所述弹性部的两侧。
2.如权利要求1所述的高灵敏气压探测器，其特征在于：还包括石墨烯层，所述石墨烯层覆盖在所述二硫化钼层上，所述电极置于石墨烯层上所述弹性部的两侧。
3.如权利要求2所述的高灵敏气压探测器，其特征在于：所述石墨烯层中石墨烯的层数少于10层。
4.如权利要求1-3任一项所述的高灵敏气压探测器，其特征在于：靠近所述管道截面一侧，所述弹性部具有锥部。
5.如权利要求4所述的高灵敏气压探测器，其特征在于：所述弹性部的材料为橡胶。
6.如权利要求5所述的高灵敏气压探测器，其特征在于：所述二硫化钼层中二硫化钼的层数少于10层。
7.如权利要求6所述的高灵敏气压探测器，其特征在于：所述管道的直径不相等，连接待测气压腔室的一端，所述管道的直径大，在所述弹性部一端，所述管道的直径小。
8.如权利要求7所述的高灵敏气压探测器，其特征在于：所述管壁为绝缘材料。
9.如权利要求8所述的高灵敏气压探测器，其特征在于：所述管道的截面为圆形或方形。
10.如权利要求9所述的高灵敏气压探测器，其特征在于：所述电极的材料为金。
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