基于氮空位中心的压力传感系统技术方案

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
基于氮空位中心的压力传感系统
本专利技术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。
技术介绍
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。
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。本专利技术的有益效果是：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，当需要对压力进行测量的时候，将该压力传感器设置在待测位置，压力作用于该磁性层，该磁性层由于底部设置有弹性层，在压力的作用下，该弹性层收缩该磁性层下沉，并且由于多个纳米金刚石颗粒中均含有氮空位中心，多个该纳米金刚石颗粒在该磁性层产生的磁场中受到激光器产生的激光的激发产生荧光，并且该荧光强度与磁性层的磁场强度具有一定比例关系，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，由于本申请将待测压力转化为荧光强度的变化，将力学问题转化为光学问题，并且由于光谱仪对荧光强度的测量精度很高，进而使得本申请的压力传感器对压力的测量精度和灵敏度也很高，并且本申请的压力传感器结构简单，成本较低。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另一种基于氮空位中心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基于氮空位中心的压力传感器的结构示意图。图标：10-壳体；11-封闭腔；12-电磁屏蔽膜；20-衬底；30-弹性层；40-磁性层；50-光谱仪；60-激光器；70-光纤环形器；80-光纤；90-纳米金刚石颗粒。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。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10、磁性层40、弹性层30、衬底20、激光器60、光谱仪50、光纤环形器70、光纤80和多个纳米金刚石颗粒90；壳体10为缺少一面的长方体空腔结构，衬底20卡设在壳体10开口一面的位置，衬底20与长方体空腔结构构成一封闭腔11，弹性层30设置在衬底20远离封闭腔11的一侧，磁性层40设置在弹性层30远离衬底20的一侧；激光器60、光谱仪50本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于氮空位中心的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器包括：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；所述壳体为缺少一面的长方体空腔结构，所述衬底卡设在所述壳体开口一面的位置，所述衬底与所述长方体空腔结构构成一封闭腔，所述弹性层设置在所述衬底远离所述封闭腔的一侧，所述磁性层设置在所述弹性层远离所述衬底的一侧；所述激光器、所述光谱仪、所述光纤环形器、所述光纤和多个所述纳米金刚石颗粒均设置在所述封闭腔内部，所述光谱仪和所述激光器的一侧设置在所述封闭腔与所述衬底相对的面上，所述光谱仪和所述激光器的另一侧均与所述光纤环形器连接，所述光纤环形器的另一侧设置有所述光纤，且所述光纤环形器的第一端口与所述激光器连接，所述光纤环形器的第二端口与所述光纤连接，所述光纤环形器的第三端口与所述光谱仪连接，多个所述纳米金刚石颗粒均镶嵌在所述光纤远离所述光纤环形器的一端，且多个所述纳米金刚石颗粒中均含有氮空位中心。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于氮空位中心的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器包括：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；所述壳体为缺少一面的长方体空腔结构，所述衬底卡设在所述壳体开口一面的位置，所述衬底与所述长方体空腔结构构成一封闭腔，所述弹性层设置在所述衬底远离所述封闭腔的一侧，所述磁性层设置在所述弹性层远离所述衬底的一侧；所述激光器、所述光谱仪、所述光纤环形器、所述光纤和多个所述纳米金刚石颗粒均设置在所述封闭腔内部，所述光谱仪和所述激光器的一侧设置在所述封闭腔与所述衬底相对的面上，所述光谱仪和所述激光器的另一侧均与所述光纤环形器连接，所述光纤环形器的另一侧设置有所述光纤，且所述光纤环形器的第一端口与所述激光器连接，所述光纤环形器的第二端口与所述光纤连接，所述光纤环形器的第三端口与所述光谱仪连接，多个所述纳米金刚石颗粒均镶嵌在所述光纤远离所述光纤环形器的一端，且多个所述纳米金刚石颗粒中均含有氮空位中心。


2.根据权利要求1所述的基于氮空位中心的压力传感器，其特征在于，多个所述纳米金刚石颗粒的形状为柱体或者四棱锥。


3.根据权利要求1所述的基于氮空位中...

【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