[发明专利]一种柔性矢量流速传感器、传感器阵列及传感器制备方法

权利要求书

1.一种柔性矢量流速传感器，其特征在于，包括：柔性薄膜基底、压阻传感单元和信号引线；

在所述柔性薄膜基底上设置有孔，在所述孔中由孔边缘向孔中心延伸出4个悬臂梁；孔为方孔，4个悬臂梁分别连接在孔的四条边上；每个悬臂梁垂直于所连接的孔的边；任意相邻的两个所述悬臂梁相互垂直，任意间隔设置的两个所述悬臂梁共线，所述悬臂梁的上表面与所述柔性薄膜基底的上表面平齐；所述悬臂梁的厚度小于所述柔性薄膜基底的厚度；所述压阻传感单元的数量与所述悬臂梁的数量相同；每个所述压阻传感单元固定在对应的悬臂梁上且与所述柔性薄膜基底相接触；所述信号引线的数量是所述压阻传感单元的数量的2倍；每个所述信号引线均固定在所述柔性薄膜基底上；每个所述信号引线的一端均连接到对应的压阻传感单元，另一端延伸至所述柔性薄膜基底的边缘；

所述柔性薄膜基底用于粘贴在待测物表面；所述悬臂梁用于在流场作用下产生振动；所述压阻传感单元用于将在所述悬臂梁的振动作用下产生的应力变化转换为电阻变化。

2.根据权利要求1所述的柔性矢量流速传感器，其特征在于，所述柔性薄膜基底与所述悬臂梁的材质均为聚酰亚胺。

3.根据权利要求1所述的柔性矢量流速传感器，其特征在于，所述压阻传感单元设置在所述悬臂梁的上表面。

4.根据权利要求1所述的柔性矢量流速传感器，其特征在于，所述压阻传感单元包括第一压阻传感条、两个第二压阻传感条和两个第三压阻传感条；所述第一压阻传感条位于所述悬臂梁上，两个所述第三压阻传感条位于所述柔性薄膜基底上；两个所述第二压阻传感条的一端位于所述悬臂梁上，另一端位于所述柔性薄膜基底上；两个所述第二压阻传感条相互平行且延伸方向与所述悬臂梁的延伸方向相同；两个所述第二压阻传感条的位于所述悬臂梁上的一端分别连接到所述第一压阻传感条的两端；两个所述第三压阻传感条分别连接到两个所述第二压阻传感条的位于所述柔性薄膜基底的一端；两个所述第三压阻传感条背向设置。

5.根据权利要求4所述的柔性矢量流速传感器，其特征在于，两个所述第三压阻传感条分别连接一个信号引线。

6.一种柔性矢量流速传感器阵列，其特征在于，包括多个如权利要求1～5中任意一项所述的柔性矢量流速传感器；每个所述柔性矢量流速传感器的信号引线连接到同一个处理电路中。

7.一种柔性矢量流速传感器的制备方法，其特征在于，包括：

利用反应性离子刻蚀技术在聚酰亚胺薄膜上加工出孔，得到刻蚀后的聚酰亚胺薄膜；

通过热压将未经刻蚀的聚酰亚胺薄膜键合在所述刻蚀后的聚酰亚胺薄膜上，得到键合薄膜；

在所述键合薄膜的上表面通过喷涂石墨烯分散液加工4个压阻传感单元；4个所述压阻传感单元沿所述孔的边缘均匀分布；

在所述键合薄膜的上表面通过溅射铬金电极加工8根信号引线；每个所述压阻传感单元连接两根所述信号引线；每根所述信号引线均延伸至所述键合薄膜的边缘；

利用反应性离子刻蚀技术在所述键合薄膜上加工4个由孔边缘向孔中心方向延伸的悬臂梁；孔为方孔，4个悬臂梁分别连接在孔的四条边上；每个悬臂梁垂直于所连接的孔的边，使任意相邻的两个所述悬臂梁相互垂直，任意间隔设置的两个所述悬臂梁共线，所述悬臂梁的上表面与所述柔性薄膜基底的上表面平齐；所述悬臂梁的厚度小于所述柔性薄膜基底的厚度。