[发明专利]基于直流辉光放电等离子体原理的高频响压力传感器

权利要求书

1.一种基于直流辉光放电等离子体原理的高频响压力传感器，包括：

电极，包括阴极和阳极，用于在高压直流电源作用下，在阴极和阳极之间产生等离子体；

支撑结构，用于支撑和固定所述电极，保证阴极和阳极之间具有稳定的间隙；以及

屏蔽罩，用于屏蔽等离子体与外界气体，使等离子体不受外界气流速度的影响，只感受外界气压的变化。

2.根据权利要求1所述的高频响压力传感器，其中，还包括外电路，用于为电极提供直流电压，并测量和限制电极所在电路的电流，所述外电路包括：

电流采样电阻，与电极串联，用于测量电极所在外电路中的电流；

限流电阻，与电极串联，用于限制电极所在外电路中电流的大小；以及

直流电源，为电极、电流采样电阻和限流电阻提供电压。

3.根据权利要求2所述的高频响压力传感器，其中，还包括采集系统，用于测量和处理外电路及电压传感器的电流和电压数据，包括：

高压探头，用于测量电极两端的电压和电流采样电阻两端的电压；

示波器，用于接收并处理高压探头测得的电压和电流数据；和/或，

PXI采集系统，用于接收并处理经高压探头衰减1000倍的电压数据。

4.根据权利要求2所述的高频响压力传感器，其中，

所述直流电源的最高电压幅值为10kV；

所述压力传感器工作时，维持电极两端电压范围为300～450V；

所述外电路电流范围为1～10mA；

所述压力传感器功率范围为0.3～4.5W。

5.根据权利要求1所述的高频响压力传感器，其中，

所述屏蔽罩设置在支撑结构上方，且屏蔽罩底部与支撑结构接触，将电极罩在屏蔽罩内部；

所述屏蔽罩顶部开有小孔，用于使等离子体感受外界气压的变化。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的高频响压力传感器，其中，所述支撑结构包括：

电极支撑柱，包括阳极支撑柱和阴极支撑柱，分别与阴极电极和阳极电极连接，用于支撑固定阳极和阴极；

非金属支撑底座，设置在电极支撑柱下方，用于固定电极支撑柱，保证阳极和阴极之间具有稳定的间隙。

7.根据权利要求6所述的高频响压力传感器，其中，

所述非金属支撑底座和屏蔽罩采用的材料为非金属；

所述屏蔽罩设置在非金属支撑底座上方，且屏蔽罩底部与非金属支撑底座接触，将电极和电极支撑柱罩在屏蔽罩内部；

所述屏蔽罩和非金属支撑底座为分别单独加工后组装或一体成形。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的高频响压力传感器，其中，

阴极和阳极之间的间隙由所测量的压力范围决定；

测量压力范围为低气压范围内选取大间隙范围，低气压范围为绝对压力在0.03～0.1MPa范围内，大间隙范围为200～300μm；

测量压力范围为高气压范围内选取小间隙范围，高气压范围为绝对压力在0.1～0.5MPa范围内，小间隙范围为10～100μm。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的高频响压力传感器，其中，

所述电极材料为稀有金属或耐腐蚀耐高温的合金金属；和/或，

电极结构为圆柱、半圆形、方形、平坦形、对称式或非对称式；

电极直径选取范围为毫米级至厘米级。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的高频响压力传感器，其中，所述高频响压力传感器在应用到压气机测量压力之前还包括：

对高频响压力传感器进行电压-气压关联性的校准标定，标定包括静态标定和激波管动态标定。