[发明专利]一种基于机械超材料结构的压力传感器

权利要求书

1.一种基于机械超材料结构的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器包括：基板、以及设置在所述基板上的压力感应单元、至少一个热驱动单元、应变感应单元、锚点组以及引线组，所述应变感应单元包括机械超材料结构和应变敏感薄膜；其中，

所述压力感应单元通过所述引线组、所述锚点组与所述至少一个热驱动单元电连接形成电流通路，并且，在所述电流通路中的电流发生变化时，所述热驱动单元能够产生单一方向的应变；

所述机械超材料结构与各所述热驱动单元连接，以将所述单一方向的应变转换为多方向的应变；

所述应变敏感薄膜与所述机械超材料结构电连接，以根据所述多方向的应变输出电阻值，通过检测所述电阻值，实现对压力的测量；其中，

所述机械超材料结构包括：

第一超材料框架，所述第一超材料框架围设在所述应变敏感薄膜外侧，且所述第一超材料框架通过所述引线组与所述应变敏感薄膜电连接；

至少一个第二超材料框架，所述第二超材料框架自所述第一超材料框架向对应的所述热驱动单元延伸并与该热驱动单元相连。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述第一超材料框架包括第一变形部和第一连接部，所述第二超材料框架包括第二变形部和第二连接部；其中，

所述第一变形部与所述第一连接部相连，并与所述应变敏感薄膜电连接；

所述第二变形部与所述第二连接部相连，并与对应的所述热驱动单元相连，所述第二连接部还与所述第一变形部相连。

3.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，

在沿所述第一变形部的长度方向上，所述第一变形部与所述应变敏感薄膜之间的距离先增大后减小；以及，

在沿所述第二变形部的长度方向上，所述第二变形部与所述应变敏感薄膜之间的距离先减小后增大。

4.根据权利要求3所述的压力传感器，其特征在于，所述第一变形部和所述第二变形部均呈折线状，且所述第一变形部和所述第二变形部的折线尖端相对设置。

5.根据权利要求1至4任一项所述的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器包括多个热驱动单元；其中，

所述多个热驱动单元分布在所述机械超材料结构的不同侧，并且，每个所述热驱动单元通过所述锚点组、所述引线组与其余所述热驱动单元并联电连接。

6.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，在所述机械超材料结构包括第一超材料框架和第二超材料框架时，所述机械超材料结构包括两个第二超材料框架，所述压力传感器包括两个热驱动单元；其中，

所述两个第二超材料框架对称分布在所述应变敏感薄膜的两侧，所述两个热驱动单元对称分布在所述机械超材料结构的两侧，每个所述热驱动单元均与对应的所述第二超材料框架相连。

7.根据权利要求1至4任一项所述的压力传感器，其特征在于，所述热驱动单元包括热驱动梁和绝缘驱动件；其中，

所述热驱动梁的边缘区域通过所述引线组、所述锚点组与所述压力感应单元电连接形成所述电流通路；

所述绝缘驱动件的第一端与所述热驱动梁的中央区域相连，所述绝缘驱动件的第二端与所述机械超材料结构相连。

8.根据权利要求7所述的压力传感器，其特征在于，所述热驱动梁包括相对间隔设置的第一子热驱动梁和第二子热驱动梁，所述热驱动单元还包括连接件；其中，

所述第一子热驱动梁和所述第二子热驱动梁的第一端分别通过所述引线组、所述锚点组与所述压力感应单元电连接形成所述电流通路；

所述连接件分别与所述第一子热驱动梁、所述第二子热驱动梁的第二端相连，并且，所述连接件还与所述绝缘驱动件的第一端相连。

9.根据权利要求8所述的压力传感器，其特征在于，所述第一子热驱动梁、所述连接件以及所述第二子热驱动梁呈V形结构。