[发明专利]一种基于十字梁结构的石墨烯高压压力传感器

说明书

一种基于十字梁结构的石墨烯高压压力传感器，包括：封装外壳，封装外壳内侧底部设置安装槽；膜片，膜片设置在封装外壳的顶部；基座，基座设置在安装槽内；基片，基片设置在基座上，基片中心开设有方形孔，方形孔上设置有十字梁，十字梁与基片的连接处均设置有石墨烯压阻结；凸柱，凸柱一端连接在膜片底部，凸柱另一端与十字梁中心连接。本发明在硅结构基片和不锈钢膜片基本架构上，采用十字梁结构最大程度提高了压力测量范围，最大程度利用石墨烯压阻结的压敏特性，灵敏度进一步提高，同时将器件承受温度提高至300℃，高温高压下测量优势明显，再通过压阻结桥路的过滤，成为应用于动态、静态高温高压环境下十分理想的高温压力传感器。

技术领域

本发明属于高压压力测量技术领域，具体涉及一种基于十字梁结构的石墨烯高压压力传感器。

背景技术

高压压力传感器广泛应用于爆炸场、冲击波、炮膛、油井钻探、深海探测、化工制药等领域的压力测量。但是传统压力传感器采用的是C型方膜结构，方膜结构具有制造工艺简单，灵敏度高等优点，当测量压力范围增大后，灵敏度将会受到很大影响，另外传统压力传感器采用的力敏电阻材料大多为硅材料，其在高温环境下性能不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于十字梁结构的石墨烯高压压力传感器，以解决上述背景技术中提出的传统压力传感器在当测量压力范围增大后，灵敏度将会受到很大影响，另外传统压力传感器在高温环境下性能不稳定的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于十字梁结构的石墨烯高压压力传感器，包括：

封装外壳，所述封装外壳内侧底部设置有安装槽；

膜片，所述膜片设置在所述封装外壳的顶部；

基座，所述基座设置在所述安装槽内；

基片，所述基片设置在所述基座上，所述基片中心开设有方形孔，所述方形孔上设置有十字梁，所述十字梁与所述基片的连接处均设置有石墨烯压阻结；

凸柱，所述凸柱一端连接在所述膜片底部，所述凸柱另一端与所述十字梁中心连接。

可选地，所述石墨烯压阻结包括：纳米薄膜和复合电极，两个所述复合电极分别与所述纳米薄膜的两端电性连接，所述纳米薄膜设置在所述十字梁的上表面，所述纳米薄膜靠近所述十字梁与所述基片的连接处设置，所述复合电极设置在所述基片上靠近所述纳米薄膜的位置。

可选地，所述纳米薄膜由上下两层氮化硼薄膜以及夹在两层氮化硼薄膜中间的石墨烯薄膜构成，所述石墨烯薄膜呈蛇形弯折结构，所述石墨烯薄膜两端分别与所述复合电极连接。

可选地，所述基片上靠近所述复合电极处均设有硅通孔，所述基片和所述基座之间设置有多个互连焊盘，所述互连焊盘设置在所述硅通孔底部，所述复合电极通过硅通孔与所述互连焊盘电性连接。

可选地，所述互连焊盘使所述基片和基座之间具有间隙。

可选地，所述基片的外表面设置有氧化硅保护层。

可选地，所述基座上开设有多个安装孔，所述安装孔内设置有引线柱，所述引线柱底端设置有外部互连电极，所述引线柱一端通过布线与所述互连焊盘电性连接，所述封装外壳底部开设有让所述外部互连电极外露的开口，用于与外部检测装置连接。