[发明专利]测量微小压力的压力传感器及系统

说明书

本发明涉及测量微小压力的压力传感器及系统，主要涉及压力测量装置领域。本申请的压力传感器包括：光栅层、压电材料层、手性金属结构层和基底；由于光栅层和手性金属结构层之间的表面等离激元的共振位置受该光栅层和该手性金属结构层之间距离的影响非常敏感，当微小的压力作用在该光栅层上时，该光栅层和手性金属结构层之间的距离发生改变，进而使得该光栅层和该手性金属结构层之间的耦合情况发生改变，进一步的改变从该基底出射的出射光的共振位置，并通过该出射光的共振位置的变化情况得到待测压力的数据。

技术领域

本发明涉及压力测量装置领域，主要涉及一种测量微小压 力的压力传感器及系统。

背景技术

压力是指发生在两个物体的接触表面的作用力，或者是气 体对于固体和液体表面的垂直作用力，或者是液体对于固体表 面的垂直作用力。

现有技术，对于微小压力的测量，一般采用压力＝压强×受 力面积(F＝pS)，需要先测量受力的面积S，和压强p，然后通 过计算得到待测压力。

但是，当测量微小压力时，现有的压力测量装置由于存在 相对于微小压力较大的系统误差，使得测量得到的微小压力与 实际压力数值存在较大的差异，进而使得得到的微小压力结果 不准确。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一 种测量微小压力的压力传感器及系统，以解决现有技术中当测 量微小压力时，现有的压力测量装置由于存在相对于微小压力 较大的系统误差，使得测量得到的微小压力与实际压力数值存 在较大的差异，进而使得得到的微小压力结果不准确的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下： 第一方面，本申请提供一种测量微小压力的压力传感器，压力 传感器包括：光栅层、压电材料层、手性金属结构层和基底； 光栅层包括多个光栅条，手性金属结构层包括多个手性金属单 元，多个手性金属单元周期设置在基底的一侧，压电材料层设 置在多个手性金属单元远离基底的一侧，多个光栅条周期设置 在压电材料远离基底的一侧，且平行于手性金属结构层的任意 一条边，其中，多个光栅条和多个手性金属单元的设置周期不 同。

可选的，该压力传感器还包括金属颗粒，金属颗粒设置在 光栅层与压电材料层之间。

可选的，该压力传感器还包括金属颗粒，金属颗粒设置在 压电材料层与手性金属结构层之间。

可选的，该手性金属单元的形状可以为：E形、H形、G形 和F形中任意一种。

可选的，该压电材料层的材料为透明压电材料。

可选的，该压电材料层的材料为石英。

可选的，该基底的材料为二氧化硅。

可选的，该多个手性金属单元的材料均为贵金属。

第二方面，本申请提供一种测量微小压力的压力传感系统， 压力传感系统包括：光源、光谱仪和第一方面任意一项的压力 传感器，光源设置在光栅层远离基底的一侧，用于将光照射在 光栅层上，光谱仪设置在基底原理光源的一侧，用于接收并检 测出射光。

本发明的有益效果是：