[发明专利]一种利用热电阻原理的压力传感器及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力传感器，具体来说，涉及了一种利用热电阻原理的压力传感器及其工作方法。

背景技术

在利用硅微加工技术实现的产品中，压力传感器是发展最早的一类。传统的压力传感器有压阻式，电容式，谐振式等，根据特点可应用于不同场合。现有技术中尚没有一种压力传感器是根据热电阻原理而设计。这样在电阻周围空间温度场受压力影响发生变化时，无法快速准确的测量压力。

发明内容

技术问题：本发明需要解决的技术问题是，提供一种利用热电阻原理的压力传感器及其工作方法，该压力传感器结构简单，利用热电阻原理进行压力测试，提高测试的便利性。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种利用热电阻原理的压力传感器，包括衬底、薄膜、第一热电阻和第二热电阻，衬底的上部设有空腔，薄膜生长在衬底的顶面，且薄膜覆盖在空腔上方，第一热电阻和第二热电阻分别位于空腔中。

作为优选例，所述的空腔的顶面为薄膜。

作为优选例，所述的空腔为绝热腔体；

本发明还提供一种压力传感器的工作方法，包括：外界压力施加在传感器表面时，薄膜发生弯曲，使得薄膜到空腔底部的距离发生改变，空腔内部的空气压缩；空腔内部的温度升高，从而使得第一热电阻和第二热电阻的阻值改变；根据所述阻值的改变，获取外界压力值。

作为优选例，所述的空腔为绝热腔体。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明实施例的压力传感器结构简单。本实施例的压力传感器包括衬底、薄膜、第一热电阻和第二热电阻。整个结构简单、紧凑。该压力传感器尤其适用于进行电阻值测试的场合，利用该压力传感器非常便利的测量外界压力。本传感器提出利用热电阻原理，根据电阻周围空间温度场受压力影响发生变化，进而使热电阻阻值改变，热电阻值的变化可以精确测量，保证传感器的高精度测量，并且测试方法简单。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图中有：衬底1、空腔101、薄膜2、第一热电阻3、第二热电阻4。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例的技术方案进行详细的说明。

如图1所示，本发明实施例的一种利用热电阻原理的压力传感器，包括衬底1、薄膜2、第一热电阻3和第二热电阻4。衬底1的上部设有空腔101，薄膜2生长在衬底1的顶面，且薄膜2覆盖在空腔101上方。第一热电阻3和第二热电阻4分别位于空腔101中。

上述实施例的压力传感器工作时，外界压力施加在传感器表面时，薄膜2发生弯曲，使得薄膜2到空腔101底部的距离发生改变，空腔101内部的空气压缩；空气受到压缩，使得空腔101内部的温度升高，从而使得第一热电阻3和第二热电阻4的阻值改变；根据所述阻值的改变，获取外界压力值。

上述工作过程中，当外界压力P施加在传感器表面时，空腔101表面的薄膜2发生弯曲，使得薄膜2到空腔101底部的距离g₀发生改变。由于空腔101是密封环境，从而会使空腔101内部的空气压缩。优选空腔101是绝热环境，不与外界发生热交换。空腔101内部的温度会升高，从而使得第一热电阻3和第二热电阻4的阻值发生改变，改变量为ΔR。薄膜2到空腔101底部的距离g₀与热电阻阻值改变量ΔR之间是一一对应的关系，而g₀的变化量是由外界压力P控制的，也就是外界压力P与热电阻阻值改变量ΔR之间是一一对应的关系，如表1所示。

表1

这样，只要测出热电阻阻值改变量ΔR，就可以根据表1测出外界压力P，完成压力测量。

作为优选例，所述的空腔101的顶面为薄膜2。也就是说，薄膜2的底面直接覆盖在空腔101顶面。当外界压力作用在薄膜2上时，薄膜2向空腔101方向变形。这有利于提高后续测量外界压力的准确性。

作为优选例，所述的空腔101为绝热腔体。由于本实施例的压力传感器利用热电阻原理进行压力测量，所以空腔101为绝热腔体。这样，当薄膜2受外界压力压缩变形，空腔101中的空气也受压发生摩擦，产生热量。该热量反应了外界压力的大小。外界压力越大，热量越大；外界压力越小，热量越小。空腔101为绝热腔体时，隔绝了热量向外传递。因此，空腔101为绝热腔体时，可以提高测量的精确性。