[发明专利]一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置及测量方法

权利要求书

1.一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置，其特征在于：包括高压量程和低压量程的巨压阻压力传感器、供电电源、信号处理电路、模拟选择器、模数转换器、单片机、无线通信模块、定位模块；所述的供电电源与巨压阻压力传感器、信号处理电路、模数转换器和单片机连接，为其供电；所述的巨压阻压力传感器与所述的模拟选择器连接；巨压阻压力传感器将采集到的数据信号通过模拟选择器选通送给信号处理电路；所述的模拟选择器依次连接信号处理电路、信号处理电路、模数转换器和单片机；信号处理电路对模块选择器选择后的信号进行处理；再经过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，再把数字信号传送至单片机；所述的单片机与无线通信模块和定位模块连接；无线通信模块将从单片机接收数据发送至用户手机；所述的定位模块用于获取巨压阻压力传感器的井下深度；

所述的高压量程的巨压阻压力传感器为硅钛异质结压力传感器；所述的硅钛异质结压力传感器自下而上依次是蓝宝石基底层、真空腔体、敏感器件层A、绝缘二氧化硅层和弯曲拉伸的硅应力薄膜顶层；所述的绝缘二氧化硅层设置有四个六棱柱型截面的硅钛异质结传感单元、金属边A、引线A、金属片A、电极A和铝端子A；每个所述的硅钛异质结传感单元包括自内而外依次嵌套的内层硅A、中间层钛和外层硅A，外层硅A和中间层钛的交界处设置外硅钛异质结，中间层钛和内层硅A的交界处设置内硅钛异质结；硅钛异质结传感单元的两端均设置有金属边A，每个金属边A各自通过引线A连接金属片A，金属片A通过其上引出的电极A连接有铝端子A，绝缘二氧化硅层下表面设置的所有结构组成了敏感器件层A；

所述的低压量程的巨压阻压力传感器为硅镓异质结压力传感器；所述的硅镓异质结压力传感器自下而上依次是蓝宝石基底层、真空腔体、敏感器件层B、绝缘二氧化硅层和无弯曲拉伸的硅应力薄膜顶层；所述的绝缘二氧化硅层下表面设置有四个圆柱型截面的硅镓异质结传感单元、金属边B、引线B、金属片B、电极B和铝端子B；每个所述的硅镓异质结传感单元包括自内而外依次嵌套的内层硅B、中间层镓和外层硅B，外层硅B和中间层镓的交界处设置外硅镓异质结，中间层镓和内层硅B的交界处是内硅镓异质结；硅镓异质结传感单元的两端均设置有金属边B，每个金属边B各自通过引线B连接金属片B，金属片B通过其上引出的电极B连接有铝端子B，绝缘二氧化硅层下表面设置的所有结构组成了敏感器件层B。

2.根据权利要求1所述的一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置，其特征在于：所述的高压量程的巨压阻压力传感器和所述的低压量程的巨压阻压力传感器均置于方形容器中，方形容器的一侧设有一根导管，导管内填充硅油，导管顶部设置过滤器。

3.根据权利要求2所述的一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置，其特征在于：所述的方形容器的材料为氮化硅。

4.根据权利要求1所述的一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置，其特征在于：所述的供电电源包括基准电压源、模拟电源和数字电源；所述的基准电压源与所述的高压量程的巨压阻压力传感器和低压量程的巨压阻压力传感器连接，为其供电；所述的模拟电源与所述的信号处理电路连接，为其供电；所述的数字电源与所述的模数转换器和单片机连接，为其供电。

5.根据权利要求1所述的一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置，其特征在于：所述的信号处理电路包括电压放大电路和低通滤波器；电压放大电路和低通滤波器对信号进行放大和滤波去噪处理。

6.根据权利要求1所述的一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置，其特征在于：所述的硅应力薄膜顶层设置有一棱台。

7.根据权利要求1所述的一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置，其特征在于：所述的模数转换器采用AD7671模数转换器；所述的单片机型号为STM32F103VET6；所述的无线通信模块为LORA模块。

8.一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置的测量方法，应用权利要求1~7任意一项所述的基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置，其特征在于：压力探测装置设有定位模块，通过定位模块获取传感器的井下深度，当传感器处于井下深度1000米及以上时，通过多路选择器选择硅镓异质结巨压阻压力传感器进行测量，当传感器处于井下深度1000米及以下时，通过多路选择器选择硅钛异质结巨压阻压力传感器进行测量；单片机将数据传递给无线通信模块，并由无线通信模块发送回用户手机APP，实现井下压力数据的测量，最后将两个量程的测量数据合并形成一个整体的0.1-800MPa复合量程的数据。