[实用新型]一种复合量程气压传感器和高精度探空气压测量装置

说明书

本实用新型公开了一种复合量程气压传感器，包括自下而上依次叠放的玻璃基底层、硅底层、绝缘二氧化硅层和玻璃空腔，硅底层底部向上设置有两级凹槽，凹槽上方设有内膜片和外膜片，外膜片比内膜片的厚度厚，内膜片为内部气压传感器的受力应变薄膜，外膜片为外部气压传感器的受力应变薄膜；绝缘二氧化硅层上表面放置了内外两组套嵌的由4个硅纳米线压敏电阻构成的惠斯通电桥。本实用新型还公开了一种高精度探空气压测量装置，本实用新型提高了传感器的可承受最大压力，由于使用了较厚的外膜，因此可以使用更薄的内膜片，从而实现了更高的灵敏度，有效的减小了数据测量误差，满足了高精度气压测量装置的需求。

技术领域

本实用新型涉及微纳机电系统传感器技术领域，特别是一种复合量程气压传感器和高精度探空气压测量装置。

背景技术

气象的变化与人类生活紧密相关，直接影响着人类从事生产劳动、交通运输、航空航天等活动，为了能够预测并且掌握高空气象的规律，人类为此做了不懈的努力。高空气象检测是气候研究的一个重要部分，是开展天气预警预报、进行气象研究和科学实验、研究气候变化以及全球气象情报的一个重要途径。气压作为大气要素之一，是高空气象探测的一个重要因素，气压测量的范围和精度直接影响高空气象探测的质量，因此作为探空仪中的气压感应元件，气压传感器的优化设计显得尤为重要。传统的探空传感器在宽量程范围内很难同时达到高灵敏度和良好的线性度，测量精度不统一，无法满足市场越发提高的现实要求，因而迫切需要满足宽测压范围、高灵敏度、高精度测量要求的探空气压传感器。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种复合量程气压传感器和高精度探空气压测量装置，利用单片复合量程气压传感器进行中低空和高空气压的检测，使得测量装置在宽量程范围内既可以达到高灵敏度，同时具有良好的线性度和高的测量精度。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本实用新型提出的一种复合量程气压传感器，包括自下而上依次叠放的玻璃基底层、硅底层、绝缘二氧化硅层和玻璃空腔，硅底层底部向上设置有两级凹槽，凹槽上方设有内膜片和外膜片，外膜片比内膜片的厚度厚，内膜片为内部气压传感器的受力应变薄膜，外膜片为外部气压传感器的受力应变薄膜；绝缘二氧化硅层上表面放置了内外两组套嵌的由4个硅纳米线压敏电阻构成的惠斯通电桥，其中一组惠斯通电桥中的硅纳米线压敏电阻两两对称放置于内膜片四周，另一组惠斯通电桥中的硅纳米线压敏电阻两两对称放置于外膜片的四周。

作为本实用新型所述的一种复合量程气压传感器进一步优化方案，玻璃空腔是通过阳极键合与复合量程气压传感器的绝缘二氧化硅层结合，形成了一个参考压力室，并在玻璃空腔内表面覆盖了恒温装置，在玻璃空腔上钻孔并注入了不导电的传导树脂，通过金属触点将引线通过钻孔引出实现电连接。

作为本实用新型所述的一种复合量程气压传感器进一步优化方案，所述恒温装置所用材料为聚酰亚胺电热膜。

一种高精度探空气压测量装置，包括上述的复合量程气压传感器、静压头装置、恒流源模拟标准压力电路以及恒温装置；所述静压头装置内表面固定了恒温装置，气体进入静压头装置，静压头装置用于过滤掉风速风向对复合量程气压传感器的影响；恒流源模拟标准压力电路用于进行复合量程气压传感器的实时自校正，恒温装置用于处理屏蔽掉环境温度变化产生的影响。

作为本实用新型所述的一种高精度探空气压测量装置进一步优化方案，所述静压头装置由上下对称的两个钻孔椭圆半球体及空腔导管组成，其中两个半球体上下对称放置形成进风口，位于上方的空腔导管一端连接上方的半球体，另一端与复合量程气压传感器相连，位于下方的空腔导管一端与下方的半球体相连，另一端悬空。

作为本实用新型所述的一种高精度探空气压测量装置进一步优化方案，所述恒温装置所用材料为聚酰亚胺电热膜。