[发明专利]流体压力传感器以及测量探针

权利要求书

1.一种流体压力测量传感器(11)，包括微机电系统MEMS芯片(23)，其中：

MEMS芯片(23)包括：两个侧壁(56)；灵敏隔膜(49)，所述灵敏隔膜与所述侧壁(56)连接；以及密封空腔(9)；

灵敏隔膜(49)和侧壁(56)的外表面暴露于流体压力中；

侧壁(56)设计成使得灵敏隔膜(49)受到由相对侧壁(56)传递的压缩应力，其中，所述侧壁(56)与灵敏隔膜(49)连接，以使得灵敏隔膜(49)只在压缩中工作；以及

MEMS芯片(23)还包括应力检测电路(31)，以便测量灵敏隔膜(49)的压缩状态，所述压缩状态与流体压力成比例。

2.根据权利要求1所述的流体压力传感器(11)，其中：灵敏隔膜(49)具有矩形形状，包括两个长侧部(L)，其中，通过所述灵敏隔膜的两个长侧部(L)而与所述灵敏隔膜(49)连接的两个相对的侧壁(56)设计成使得灵敏隔膜(49)受到沿与所述长侧部(L)垂直的方向的压缩应力。

3.根据前述任意一项权利要求所述的流体压力传感器(11)，其中：空腔(9)充满气体，所述气体的参考压力小于流体压力。

4.根据权利要求2所述的流体压力传感器(11)，其中：两个侧壁(56)由在MEMS芯片(23)的基体中切割的槽(51)来形成。

5.根据前述任意一项权利要求所述的流体压力传感器(11)，其中：灵敏隔膜(49)通过弓形件(54)而与MEMS芯片(23)连接，所述弓形件(54)的曲率半径(R)等于大约50微米。

6.根据前述任意一项权利要求所述的流体压力传感器(11)，其中：灵敏隔膜(49)为矩形形状，它的长度(L)大于它的宽度(l)的两倍。

7.根据前述任意一项权利要求所述的流体压力传感器(11)，其中：应力检测电路(31)包括定位在灵敏隔膜(49)的中心中的横向量规(5a)和纵向量规(5b)。

8.根据前述任意一项权利要求所述的流体压力传感器(11)，其中：MEMS芯片(23)包括至少一个电阻温度检测器(55a、55b)，所述电阻温度检测器设计成测量沿晶体轴线定向的温度效果，对于所述晶体轴线，纵向量规系数和横向量规系数为零。

9.根据权利要求8所述的流体压力传感器(11)，其中：电阻温度检测器(55a、55b)采取多个人字形的形状，这些人字形在它们的侧端处连接在一起。

10.根据前述任意一项权利要求所述的流体压力传感器(11)，其中：MEMS芯片(23)通过比所述MEMS芯片(23)小的接触表面(34)而附接在传感器本体上。

11.根据权利要求10所述的流体压力传感器(11)，其中：在MEMS芯片(23)和传感器本体之间的所述接触表面(34)包括中心栓柱(37)和周边边缘(35)，在MEMS芯片(23)和传感器本体之间的所述接触表面的面积小于MEMS芯片(23)面积的50％。

12.根据前述任意一项权利要求所述的流体压力传感器(11)，其中：应力检测电路(31)包括Wheatstone电桥结构，所述电路不平衡，以使得对于与井底压力相对应的压力，电桥的电压输出范围对应于接近于零的电压。

13.根据前述任意一项权利要求所述的流体压力传感器(11)，其中：应力检测电路(31)的输出的参考值对应于与MEMS芯片(23)连接的数据处理装置(70)的输入范围的起点。

14.根据前述任意一项权利要求所述的流体压力传感器(11)，还包括：布置在MEMS芯片(23)的支承元件和本体壳体之间的压力馈通(45)，所述压力馈通包括至少一个传导元件(41)，所述传导元件(41)设计成允许在数据处理装置(70)和MEMS芯片(23)之间电连接。

15.根据前述任意一项权利要求所述的流体压力传感器(11)，其中：灵敏隔膜(49)通过其它惰性流体(17)而受到要被测量的流体的压力，所述其它惰性流体通过可变形的保护薄膜(24)而与第一流体分离。