CN2483705Y - 纳米压力传感器 - Google Patents
纳米压力传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN2483705Y CN2483705Y CN 01235210 CN01235210U CN2483705Y CN 2483705 Y CN2483705 Y CN 2483705Y CN 01235210 CN01235210 CN 01235210 CN 01235210 U CN01235210 U CN 01235210U CN 2483705 Y CN2483705 Y CN 2483705Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nanometer
- pressure
- strain
- round cup
- cup shape
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 6
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 abstract 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 abstract 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
一种纳米压力传感器,它由引压嘴、圆杯形纳米应变敏感元件、内引线装置、电路元件板、外引线装置、外罩组成,其特征是:引压嘴与圆杯形纳米应变敏感元件构成压力腔。起隔离、应变、钝化作用的纳米材料涂覆在敏感元件弹性体的外端面,通过光刻、微细加工等现代技术形成电桥的四个应变电阻,当介质的压力进入压力腔后,电桥的四个纳米应变电阻发生变化,电桥失出平衡,输出与压力成正比的电信号。本实用新型具有高精度、高可靠性、高稳定性、宽温度适用范围、耐恶劣环境等优良性能。
Description
本实用新型涉及一种应变式纳米压力传感器，它属于特种电子元器件。
在航天飞行器、飞机、舰船、战车、坦克等装备上，在油田勘测、井下压力测量、发动机及液压机械以及供排水装置的压力测量等工程中，都需要使用压力传感器。目前，应变式压力传感器有三种类型，第一种是采用有机胶将应变箔片粘贴在压力腔的弹性膜片上，由于有机胶老化产生蠕变的影响，压力传感器的稳定性和可靠性差，电气性能随温度变化较大，工作温度范围窄；第二种是采用丝网印刷方法，将应变材料印刷在压力腔的弹性膜片上，这种传感器的精度不高，工作温度范围窄；第三种是采用薄膜工艺，将应变材料沉积在压力腔的弹性膜片上，这种传感器稳定性有明显提高，可靠性也较好，工作温度范围较上述二种传感器有所加宽，但生产工艺复杂、成品率很低、价格昂贵。
本实用新型的目的就是要克服现有技术的上述缺点，提供一种应用纳米应变材料，采用丝网印刷、压制或原子搬迁方法，将纳米应变材料涂覆在压力腔弹性体膜片上而制成的一种性能优良、精度高、长期稳定性好、工作温度范围宽、抗恶劣环境的新型纳米压力传感器。
为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是：本实用新型由引压嘴、圆杯形纳米应变敏感元件、内引线装置、电路元件板、外引线装置、外罩等组成，其特征是：压力敏感元件是采用作用不同的纳米材料制成，圆杯形敏感元件的底部是压力腔的弹性膜片，膜片上有三层纳米材料涂层，第一层涂覆纳米二氧化硅(SiO2)或金属氧化物如三氧化二铝(Al2O3)；第二层涂覆纳米镍铬(Ni-Cr)合金材料；第三层涂覆纳米二氧化硅(SiO2)或三氧化二铝(Al2O3)材料，各层之间的界面处的纳米原子互相扩散、熔合形成牢固的夹层结构，夹层的外表面上采用集成电路光刻工艺、微细加工技术制作而成电桥臂的四个纳米应变电阻，这四个纳米应变电阻构成了压力敏感元件，当流体介质的压力通过引压嘴进入压力腔并作用在敏感元件上，四个纳米应变电阻阻值发生变化，电桥失出平衡，输出与压力成正比的电信号，以达到检测介质压力的目的。
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
图1为本实用新型纳米压力传感器结构原理图。
图2为本实用新型图1的圆形杯纳米应变敏感材料夹层结构示意图。
图3为本实用新型图2夹层上部应变纳米电阻位置示意图。
图4为本实用新型图3的四个应变电阻构成的电桥示意图。
如图1、2、3、4所示，本实用新型是由引压嘴(1)、圆杯形纳米应变敏感元件(2)、内引线装置(3)、电路元件板(4)、外引线装置(5)、外罩(6)组成；图1中的引压嘴(1)与圆杯形纳米应变敏感元件(2)焊接构成压力腔，内引线装置(3)焊在圆杯形纳米应变敏感元件(2)顶部外侧壁上；电路元件板(4)通过三个螺钉固定在圆杯形纳米应变敏感元件(2)顶部外圆周上的三个定位孔上；外引线装置(5)的引线一端焊接在电路元件板(4)上，另一端焊接在外罩(6)的航空插座上；外罩(6)与引压嘴(1)密封焊接，成为一个整体。
图3中的圆杯形纳米应变敏感元件是由金属(或陶瓷)制成的圆形杯状体，其底端是弹性体膜片，在它的外表面上涂覆三层纳米材料，第一层是4μm(微米)厚的纳米SiO2或Al2O3材料，它作为敏感元件的电气隔离层；第二层是600nm(纳米)厚的纳米Ni-Cr合金材料，它作为应变电阻材料，构成电桥臂的四个应变电阻；第三层是200nm(纳米)厚的SiO2或Al2O3材料，它对电桥臂的四个纳米应变电阻起保护、钝化作用。
图3是图2中三层纳米材料夹层，经光刻工艺，微细加工工艺制作的四个纳米应变电阻的示意图，即R1、R2、R3、R4。
图4是图3涂层上制作的四个纳米应变电阻构成的电桥连接示意图，电阻上箭头方向表示受压发生应变后，电阻值增加或减少的情况。
本实用新型是这样实现的：当被测介质(液体、气体)的压力通过引压嘴进入压力腔后，压力作用在圆杯形压力敏感元件的弹性体上，弹性体发生形变，引起电桥臂上的应变电阻阻值发生变化，电桥失去平衡，从而输出与压力成正比的电信号，以实现对被测介质压力的测量；电路元件板(4)是一种通用的温度和线性度补偿电路，电桥的输出信号经过电路元件板(4)处理后，其线性度和温度特性能得到很好的补偿与校正。
本实用新的特点是：采用纳米材料制作压力传感器，传感器的精度高：0.05％F.S-0.1％F.S；长期稳定性好：0.1％F.S/年；工作温度宽：低温-100℃、高温300℃；同时具有动态性能好，可靠性高，抗震动，耐冲击，能承受电磁辐射等优良特点。
Claims (6)
1、一种纳米压力传感器，它由引压嘴(1)、圆杯形纳米应变敏感元件(2)、内引线装置(3)、电路元件板(4)、外引线装置(5)、外罩(6)组成，其特征是：所述引压嘴(1)与圆杯形纳米应变敏感元件(2)焊成一体，购成压力腔；
2、如权利要求书1所述的纳米压力传感器，其特征是：圆杯形纳米应变敏感元件(2)是由金属(或陶瓷)制作而成的一个圆形杯状体，其底部作为敏感元件的弹性体，它的外表面涂覆三层不同作用的纳米材料，第一层是4μm(微米)厚的纳米SiO2或Al2O3材料，它起电气隔离作用；第二层是600nm(纳米)厚的纳米Ni-Cr合金应变材料，用来构成电桥四个纳米应变电阻；第三层是200nm(纳米)厚的纳米SiO2或Al2O3材料，它对四个纳米应变电阻起保护、钝化作用；当液体或气体介质的压力通过引压嘴(1)进入压力腔并作用在圆杯形纳米应变敏感元件(2)的敏感弹性体上，使之发生形变，其臂上的纳米应变电阻阻值发生变化，电桥失出平衡，输出与压力成正比的电信号；
3、如权利要求书1所述的纳米压力传感器，其特征是：内引线装置(3)焊接在圆杯形纳米应变敏感元件(2)的顶部外侧壁上；
4、如权利要求书1所述的纳米压力传感器，其特征是：电路元件板(4)用三个螺钉固定在圆杯形纳米应变敏感元件(2)的顶部外圆周上；
5、如权利要求书1所述的纳米压力传感器，其特征是外引线装置(5)的引线一端焊在电路元件板(4)上，另一引线端焊在外罩(6)的航空插座上；
6、如权利要求书1所述的纳米压力传感器，其特征是：外罩(6)与引压嘴(1)密封焊接成一体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 01235210 CN2483705Y (zh) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 纳米压力传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 01235210 CN2483705Y (zh) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 纳米压力传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2483705Y true CN2483705Y (zh) | 2002-03-27 |
Family
ID=33648402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 01235210 Expired - Fee Related CN2483705Y (zh) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 纳米压力传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2483705Y (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104510330A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 美的集团股份有限公司 | 压力传感器和压力锅 |
| CN104792355A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-07-22 | 清华大学 | 基于微纳米纤维阵列的流体传感器及其测量方法 |
| CN108519190A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-09-11 | 电子科技大学 | 一种石墨烯压力传感器 |
| CN109696259A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-04-30 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种冗余压力传感器及制备方法 |
| CN114754907A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-07-15 | 松诺盟科技有限公司 | 轴销力传感器 |
-
2001
- 2001-05-31 CN CN 01235210 patent/CN2483705Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104510330A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 美的集团股份有限公司 | 压力传感器和压力锅 |
| CN104510330B (zh) * | 2013-09-27 | 2017-10-27 | 美的集团股份有限公司 | 压力传感器和压力锅 |
| CN104792355A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-07-22 | 清华大学 | 基于微纳米纤维阵列的流体传感器及其测量方法 |
| CN108519190A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-09-11 | 电子科技大学 | 一种石墨烯压力传感器 |
| CN108519190B (zh) * | 2018-04-11 | 2020-04-28 | 电子科技大学 | 一种石墨烯压力传感器 |
| CN109696259A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-04-30 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种冗余压力传感器及制备方法 |
| CN114754907A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-07-15 | 松诺盟科技有限公司 | 轴销力传感器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8024978B2 (en) | Media isolated pressure transducer having boss comprising single metal diaphragm | |
| US5867886A (en) | Method of making a thick film pressure sensor | |
| KR101659528B1 (ko) | 차량용 범용 압력 센서 | |
| EP1883798B1 (en) | Pressure sensor using compressible sensor body | |
| CA1154545A (en) | Semiconductor variable capacitance pressure transducer assembly | |
| US8443676B2 (en) | Pressure sensor for hydraulic media in motor vehicle brake systems | |
| US9541461B2 (en) | Ceramic pressure sensor and method for production thereof | |
| CN207366110U (zh) | 一种高灵敏压力传感器 | |
| JP2002504676A (ja) | 差圧センサ | |
| CN101738281B (zh) | 改进型风载荷压力传感器 | |
| SE506558C2 (sv) | Givarelement för tryckgivare | |
| CN211602261U (zh) | 一种陶瓷压力传感器 | |
| US8122769B1 (en) | Multi-diaphragm pressure sensors | |
| US20210190608A1 (en) | Temperature coefficient of offset compensation for force sensor and strain gauge | |
| EP1065488B1 (de) | Relativdrucksensor | |
| CN2483705Y (zh) | 纳米压力传感器 | |
| CN206891622U (zh) | 一种陶瓷电容压力传感器 | |
| Bicking | PRESSURE SENSOR TECHNOLOGY | |
| CN1272612C (zh) | 高量程高过载高温压力传感器 | |
| US7278321B2 (en) | Pressure sensor | |
| CN201527322U (zh) | 压力传感器 | |
| CN209102262U (zh) | 一种抗高过载膜盒型陶瓷电阻型压力传感器 | |
| CN103196617B (zh) | 一种侧腔充油结构的圆筒式超高压力传感器 | |
| CN1484007A (zh) | 耐高温石油井下动态压力传感器 | |
| CN210626387U (zh) | 薄膜桥压式氢气氛传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |