[发明专利]基于单个Lamb波器件的压力和流速多参数测量装置和方法

权利要求书

1.一种基于单个Lamb波器件的压力和流速多参数测量装置，其特征在于，包括：

流道底座，其具有第一凹槽及置于所述第一凹槽内的Lamb波传感器；

流道上板，其覆盖于所述流道底座上，所述流道上板的底面设有流体进出口及供所述流体流经所述Lamb波传感器表面的流道；

测试电路板，其覆盖于所述流道上板上表面，其设有与外部测试仪器连接的外接接口；

弹性探头，其一端与所述测试电路板电性连接，另一端穿过所述流道上板并继续延伸形成弹性触头；

其中，所述Lamb波传感器从下以上依次设有硅衬底层、地电极、氮化铝薄膜及叉指电极，所述弹性触头分别与所述叉指电极和地电极电性连接。

2.如权利要求1所述的基于单个Lamb波器件的压力和流速多参数测量装置，其特征在于，还包括：

弹性薄膜，其设于所述流道上板与所述流道底座之间，所述弹性薄膜上开设有与所述流道相应的第一开口及供所述弹性触头通过的第二开口，

其中所述第二开口的开设面积小于所述Lamb波传感器的上表面积，以保证所述第二开口的边缘可压在所述Lamb波传感器边缘上，用以进一步固定传感器。

3.如权利要求1所述的基于单个Lamb波器件的压力和流体多参数测量装置，其特征在于，所述流道底座、弹性薄膜、流道上板和测试电路板的四角均分别开设有位置相对应的螺孔，四个螺栓分别通过在四个角上依次贯穿所述流道底座、弹性薄膜、流道上板和测试电路板后与螺母进行配合以实现测量装置的可拆卸连接。

4.如权利要求1所述的基于单个Lamb波器件的压力和流体多参数测量装置，其特征在于，所述叉指电极包括输入叉指电极和输出叉指电极，所述氮化铝层上还分别沉积有2个引入电极、2个引出电极和2个地电极触点，所述地电极触点与所述地电极之间的氮化铝层被腐蚀，以实现地电极触点与地电极之间的电性连接；

其中，所述叉指电极与流体接触的部分使用绝缘材料进行包覆；

其中，所述引入电极、引出电极和地电极触点沉积的厚度小于300nm；

其中所述2个引入电极分别位于所述输入叉指电极的两侧，且与所述输入叉指电极电性连接；所述2个引出电极分别位于所述输出叉指电极的两侧，且与所述输出叉指电极电性连接；所述2个地电极触点位于所述引入电极和引出电极之间；

其中，所述弹性触头的个数为6个，分别与所述引入电极、引出电极和地电极触点相对应。

5.如权利要求1所述的基于单个Lamb波器件的压力和流体多参数测量装置，其特征在于，所述地电极的成份为钛和钼，所述硅衬底层的底部设有腐蚀槽，所述腐蚀槽位置处硅衬底层的厚度不超过10μm。

6.如权利要求2所述的基于单个Lamb波器件的压力和流体多参数测量装置，其特征在于，所述弹性薄膜为硅胶模或是PDMS膜，所述弹性薄膜的厚度为0.2～1.4mm。

7.如权利要求1所述的基于单个Lamb波器件的压力和流体多参数测量装置，其特征在于，所述测试电路板上还设有转换器，以与所述传感器的电路相配置，所述测试电路板与弹性探针焊锡连接，所述流道上板底部与所述弹性探针相应的位置处还设有两个第二凹槽，以便于弹性探针的伸缩。

8.如权利要求1所述的基于单个Lamb波器件的压力和流体多参数测量装置，其特征在于，所述流道底板上第一凹槽的四角为倒圆角设置，第一凹槽的设计长度和宽度均比所述Lamb波传感器的设计长度和宽度尺寸超出40～140μm。

9.如权利要求1所述的基于单个Lamb波器件的压力和流体多参数测量装置，其特征在于，当所述Lamb波传感器置于所述第一凹槽内时，所述Lamb波传感器高出所述第一凹槽20～300μm。

10.一种应用权利要求1所述测量装置对流体压力和流体多参数进行测量的方法，其特征在于，所述Lamb波器件经激励产生的Lamb波有两种传播模式，分别为反对称A₀模式和对称S₀模式，其中，A₀模式的响应频率对流体的压力和流速变化敏感，S₀模式的响应频率对流体的压力和流体流速变化不敏感，但对流体的温度变化敏感，作为对A₀模式测量的温度补偿，具体测量的方法为：

1)在不同流体压力条件下，分别测量Lamb波传感器的A₀模式的响应频率，并绘制A₀模式的频率移动值与流体压力之间的关系图；

2)在不同流体流速条件下，分别测量Lamb波传感器的A₀模式的响应频率，并绘制A₀模式的频率移动值与流体流速之间的关系图。