[发明专利]基于氮空位中心的压力传感系统

说明书

本发明涉及基于氮空位中心的压力传感系统，主要涉及压力测量装置领域。本申请提供的压力传感器包括：壳体、磁性层、弹性层、衬底、激光器、光谱仪、光纤环形器、光纤和多个纳米金刚石颗粒，当该磁性层下沉时，该磁性层相对于多个该纳米金刚石颗粒的位置发生变化，使得该多个该纳米金刚石颗粒所受到的磁场强度发生改变，进而使得多个该纳米金刚石颗粒产生的荧光强度发生改变，根据该荧光强度与磁场的关系，得到该磁场的变化情况，并根据该磁场的变化情况与该磁场位置的关系，得到该磁性层的位置变化，即该弹性层的形变情况，根据该弹性层的形变情况及形变系数得到待测压力。

技术领域

本发明涉及压力测量装置领域，主要涉及一种基于氮空位 中心的压力传感系统。

背景技术

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压 力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器 通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。

现有技术中按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表 压传感器、差压传感器和绝压传感器。

上述压力传感器由于均为通过电学测量压力，则若需要测 量高灵敏度和高精度的压力时，现有技术的电子压力传感器的 成本较高。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一 种基于氮空位中心的压力传感系统，以解决现有技术中压力传 感器由于均为通过电学测量压力，则若需要测量高灵敏度和高 精度的压力时，现有技术的电子压力传感器的成本较高的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种基于氮空位中心的压力传感器， 压力传感器包括：壳体、磁性层、弹性层、衬底、激光器、光 谱仪、光纤环形器、光纤和多个纳米金刚石颗粒；壳体为缺少 一面的长方体空腔结构，衬底卡设在壳体开口一面的位置，衬 底与长方体空腔结构构成一封闭腔，弹性层设置在衬底远离封 闭腔的一侧，磁性层设置在弹性层远离衬底的一侧；激光器、 光谱仪、光纤环形器、光纤和多个纳米金刚石颗粒均设置在封 闭腔内部，光谱仪和激光器的一侧设置在封闭腔与衬底相对的 面上，光谱仪和激光器的另一侧均与光纤环形器连接，光纤环 形器的另一侧设置有光纤，且光纤环形器的第一端口与激光器 连接，光纤环形器的第二端口与光纤连接，光纤环形器的第三 端口与光谱仪连接，多个纳米金刚石颗粒均镶嵌在光纤远离光 纤环形器的一端，且多个纳米金刚石颗粒中均含有氮空位中心。

可选地，该多个纳米金刚石颗粒的形状为柱体或者四棱锥。

可选地，该多个纳米金刚石颗粒的横截面宽度为50纳米 -400纳米。

可选地，该激光器的波长为400纳米-600纳米。

可选地，该衬底的材料为石英。

可选地，该纳米金刚石颗粒的氮空位中心为NV0电荷状态 或者NV-电荷状态。

可选地，该压力传感器还包括电磁屏蔽膜，电磁屏蔽膜镀 在磁性层远离衬底的一侧和壳体的外壁上。

可选地，该压力传感器还包括磁性颗粒，磁性颗粒均匀设 置在弹性层内部。

第二方面，本申请提供一种基于氮空位中心的压力传感系 统，压力传感系统包括：电源和第一方面任意一项的压力传感 器，电源与激光器和光谱仪电连接，用于给激光器和光谱仪供 电。

本发明的有益效果是：