[实用新型]一种十字梁结构石墨烯高温压力传感器

说明书

一种十字梁结构石墨烯高温压力传感器，可长期稳定工作在900℃和20MPa的高温高压环境下，传感器包括：封装外壳，设置在封装外壳顶部的上端盖以及设置在封装外壳内部底端的陶瓷基座；上端盖上设置有一个圆通孔；陶瓷基座中部开设有安装槽；还包括，检测基片，检测基片设置在陶瓷基座的安装槽内，检测基片中心开设有方形孔，方形孔上设置有十字梁，十字梁与检测基片的连接处均设置有纳米检测单元；传压硅膜，传压硅膜设置在检测基片上，传压硅膜上表面的边缘与上端盖底部连接，传压硅膜底部中心设置有突出的硅膜凸柱与十字梁中心连接，实现力的传递；互连组件，互连组件一端与纳米检测单元连接，互连组件另一端与外部连接从而将压力信号传递出来。

技术领域

本实用新型涉及高温高压测试技术领域，具体涉及一种十字梁结构石墨烯高温压力传感器。

背景技术

高温压力传感器主要对航空航天发动机、核电机组、石油勘探等设备中高温高压区域的压力测量。现有硅压力传感器灵敏度高，精度好；但其温度特性差，高温环境下稳定性低，无法满足某些设备高温高压区域的压力测量，此外由于封装等技术问题，目前采用石墨烯制作的压力传感器多用于常温低压环境下如清华大学设计的石墨烯纸基压力传感器(Graphene-Paper Pressure Sensor for Detecting Human Motions)，其量程为0～20KPa，可以实现手腕脉搏、说话、呼吸和运动状态的测量。

由于石墨烯、氮化硼的耐高温性，纳米银焊料可承受900℃的高温，且采用纳米银焊接的器件抗剪强度达50MPa。故可利用石墨烯氮化硼材料设计一种集成度高，稳定性强的耐高温压力传感器。本实用新型所述的十字梁结构石墨烯高温压力传感器可实现900℃高温20MPa压力的满量程压力检测。

实用新型内容

本实用新型利用石墨烯设计了一种十字梁结构石墨烯高温压力传感器。具有石墨烯层的纳米膜受压力影响使得十字梁发生形变进而使其电导率发生改变，然后通过外部检测电导率的变化来实现对压力的检测。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种十字梁结构石墨烯高温压力传感器，可以长期稳定工作在900℃和20MPa的高温高压环境下，所述传感器包括：

封装外壳，设置在所述封装外壳顶部的上端盖以及设置在所述封装外壳内部底端的陶瓷基座；

所述上端盖上设置有一个圆通孔；

所述陶瓷基座中部开设有安装槽；

还包括，检测基片，所述检测基片设置在所述陶瓷基座的安装槽内，所述检测基片中心开设有方形孔，所述方形孔上设置有十字梁，所述十字梁与所述检测基片的连接处均设置有纳米检测单元；

传压硅膜，所述传压硅膜设置在所述检测基片上，所述传压硅膜上表面的边缘与所述上端盖底部连接，所述传压硅膜底部中心设置有突出的硅膜凸柱与所述十字梁中心连接，实现力的传递；

互连组件，所述互连组件一端与所述纳米检测单元连接，所述互连组件另一端与外部连接从而将压力信号传递出来。

可选地，所述上端盖与所述传压硅膜之间通过第一纳米银连接层连接，所述第一纳米银连接层沿所述圆通孔外周侧设置；

所述传压硅膜与所述检测基片之间通过第二纳米银连接层和第三纳米银连接层连接，所述第二纳米银连接层分别设置在所述传压硅膜底部的边缘处和硅膜凸柱上，所述第三纳米银连接层分别设置在所述检测基片的边缘处和十字梁中心，所述第二纳米银连接层和第三纳米银连接层相互连接；

所述检测基片与所述陶瓷基座之间通过第四纳米银连接层连接，所述第四纳米银连接层设置在所述陶瓷基座底部的边缘处；

所述陶瓷基座外侧壁侧通过第五纳米银连接层与所述封装外壳内侧面连接。