测量微小压力的压力传感器及系统技术方案

本发明专利技术涉及测量微小压力的压力传感器及系统，主要涉及压力测量装置领域。本申请的压力传感器包括：光栅层、压电材料层、手性金属结构层和基底；由于光栅层和手性金属结构层之间的表面等离激元的共振位置受该光栅层和该手性金属结构层之间距离的影响非常敏感，当微小的压力作用在该光栅层上时，该光栅层和手性金属结构层之间的距离发生改变，进而使得该光栅层和该手性金属结构层之间的耦合情况发生改变，进一步的改变从该基底出射的出射光的共振位置，并通过该出射光的共振位置的变化情况得到待测压力的数据。

【技术实现步骤摘要】
测量微小压力的压力传感器及系统
本专利技术涉及压力测量装置领域，主要涉及一种测量微小压力的压力传感器及系统。
技术介绍
压力是指发生在两个物体的接触表面的作用力，或者是气体对于固体和液体表面的垂直作用力，或者是液体对于固体表面的垂直作用力。现有技术，对于微小压力的测量，一般采用压力＝压强×受力面积(F＝pS)，需要先测量受力的面积S，和压强p，然后通过计算得到待测压力。但是，当测量微小压力时，现有的压力测量装置由于存在相对于微小压力较大的系统误差，使得测量得到的微小压力与实际压力数值存在较大的差异，进而使得得到的微小压力结果不准确。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种测量微小压力的压力传感器及系统，以解决现有技术中当测量微小压力时，现有的压力测量装置由于存在相对于微小压力较大的系统误差，使得测量得到的微小压力与实际压力数值存在较大的差异，进而使得得到的微小压力结果不准确的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：第一方面，本申请提供一种测量微小压力的压力传感器，压力传感器包括：光栅层、压电材料层、手性金属结构层和基底；光栅层包括多个光栅条，手性金属结构层包括多个手性金属单元，多个手性金属单元周期设置在基底的一侧，压电材料层设置在多个手性金属单元远离基底的一侧，多个光栅条周期设置在压电材料远离基底的一侧，且平行于手性金属结构层的任意一条边，其中，多个光栅条和多个手性金属单元的设置周期不同。可选的，该压力传感器还包括金属颗粒，金属颗粒设置在光栅层与压电材料层之间。可选的，该压力传感器还包括金属颗粒，金属颗粒设置在压电材料层与手性金属结构层之间。可选的，该手性金属单元的形状可以为：E形、H形、G形和F形中任意一种。可选的，该压电材料层的材料为透明压电材料。可选的，该压电材料层的材料为石英。可选的，该基底的材料为二氧化硅。可选的，该多个手性金属单元的材料均为贵金属。第二方面，本申请提供一种测量微小压力的压力传感系统，压力传感系统包括：光源、光谱仪和第一方面任意一项的压力传感器，光源设置在光栅层远离基底的一侧，用于将光照射在光栅层上，光谱仪设置在基底原理光源的一侧，用于接收并检测出射光。本专利技术的有益效果是：本申请的压力传感器包括：光栅层、压电材料层、手性金属结构层和基底；光栅层包括多个光栅条，手性金属结构层包括多个手性金属单元，多个手性金属单元周期设置在基底的一侧，压电材料层设置在多个手性金属单元远离基底的一侧，多个光栅条相互平行且周期设置在压电材料远离基底的一侧，其中，多个光栅条和多个手性金属单元的设置周期不同，由于光栅层和手性金属结构层之间的表面等离激元的共振位置受该光栅层和该手性金属结构层之间距离的影响非常敏感，当微小的压力作用在该光栅层上时，该光栅层和手性金属结构层之间的距离发生改变，进而使得该光栅层和该手性金属结构层之间的耦合情况发生改变，进一步的改变从该基底出射的出射光的共振位置，并通过该出射光的共振位置的变化情况得到待测压力的数据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为专利技术实施例提供的一种测量微小压力的压力传感器的结构示意图；图2为专利技术实施例提供的另一种测量微小压力的压力传感器的俯视图；图3为专利技术实施例提供的左旋圆偏振光照射下透射光谱；图4为专利技术实施例提供的左旋圆偏振光照射下透射光谱；图5为专利技术实施例提供的另一种测量微小压力的压力传感器的结构示意图；图6为专利技术实施例提供的另一种测量微小压力的压力传感器的结构示意图；图7为专利技术实施例提供的调控圆二色性光谱图。图标：10-基底；20-手性金属结构层；21-手性金属单元；30-压电材料层；40-光栅层；41-光栅条；50-金属颗粒。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一金属板实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。为了使本专利技术的实施过程更加清楚，下面将会结合附图进行详细说明。图1为专利技术实施例提供的一种测量微小压力的压力传感器的结构示意图；图2为专利技术实施例提供的另一种测量微小压力的压力传感器的俯视图；如图1和图2所示，本申请提供一种测量微小压力的压力传感器，压力传感器包括：光栅层40、压电材料层、手性金属结构层20和基底10；光栅层40包括多个光栅条41，手性金属结构层20包括多个手性金属单元21，多个手性金属单元21周期设置在基底10的一侧，压电材料层30设置在多个手性金属单元21远离基底10的一侧，多个光栅条41周期设置在压电材料远离基底10的一侧，且平行于手性金属结构层20的任意一条边，其中，多个光栅条41和多个手性金属单元21的设置周期不同。手性金属结构层20中包括多个手性金属单元21，多个手性金属单元21周期本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量微小压力的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器包括：光栅层、压电材料层、手性金属结构层和基底；所述光栅层包括多个光栅条，所述手性金属结构层包括多个手性金属单元，多个所述手性金属单元周期设置在所述基底的一侧，所述压电材料层设置在多个所述手性金属单元远离基底的一侧，多个所述光栅条周期设置在所述压电材料远离所述基底的一侧，且平行于所述手性金属结构层的任意一条边，其中，多个所述光栅条和多个所述手性金属单元的设置周期不同。/n

【技术特征摘要】
1.一种测量微小压力的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器包括：光栅层、压电材料层、手性金属结构层和基底；所述光栅层包括多个光栅条，所述手性金属结构层包括多个手性金属单元，多个所述手性金属单元周期设置在所述基底的一侧，所述压电材料层设置在多个所述手性金属单元远离基底的一侧，多个所述光栅条周期设置在所述压电材料远离所述基底的一侧，且平行于所述手性金属结构层的任意一条边，其中，多个所述光栅条和多个所述手性金属单元的设置周期不同。


2.根据权利要求1所述的测量微小压力的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器还包括金属颗粒，所述金属颗粒设置在所述光栅层与所述压电材料层之间。


3.根据权利要求1所述的测量微小压力的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器还包括金属颗粒，所述金属颗粒设置在所述压电材料层与所述手性金属结构层之间。


4.根据权利要求1所述的测量微小压力的压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：西安柯莱特信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61