[发明专利]一种基于机械超材料结构的压力传感器

说明书

本发明提供一种基于机械超材料结构的压力传感器，包括：基板、以及设置在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，应变感应单元包括机械超材料结构和应变敏感薄膜，其中，压力感应单元通过引线组、锚点组与至少一个热驱动单元电连接形成电流通路，并且，在电流通路中的电流发生变化时，热驱动单元能够产生单一方向的应变，机械超材料结构与各热驱动单元连接，以将单一方向的应变转换为多方向的应变，应变敏感薄膜与机械超材料结构电连接，以根据多方向的应变输出电阻值，通过检测电阻值，实现对压力的测量，进而提高了压力传感器对压力的灵敏度。

技术领域

本发明属于压力传感器技术领域，具体涉及一种基于机械超材料结构的压力传感器。

背景技术

压力传感器是目前应用最广泛的一种传感器，在各种工业自控环境中起到不可替代的作用。在近年来兴起的可穿戴电子系统中，压力检测技术贯穿电子皮肤、腕部脉搏波监测及机器手触感反馈等前沿领域。根据传感机理的不同，压力传感器可分为三类，分别是压电传感器、压电容传感器以及压阻传感器。在器件小型化的发展趋势下，应用MEMS技术的压力传感器相较于传统压力传感器具有体积小、精度高、功耗小、易集成、动态响应性能优异等诸多优势。同时，MEMS压力传感器作为物联网的必要组成部分随着信息化社会的发展，也必将得到进一步推广和应用，然而，目前的压力传感器体积较大，灵敏度和分辨率较低，测量误差大等缺点。因此，在这样的形势下，很有必要开展新型MEMS压力传感器方面的研究。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于机械超材料结构的压力传感器。

本发明提供一种基于机械超材料结构的压力传感器，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，所述压力传感器包括多个热驱动单元；其中，