本发明涉及传感器
技术领域：
，尤其涉及一种压力传感器及其检测压力的方法。
背景技术：
：压力传感器是生产和生活中常用的感应设备，其广泛应用于各种自控环境。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种传感器结构尺寸大、质量重，不能提供电学输出。随着新材料技术的发展，新型传感器也应运而生。压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号的传感器。压电式压力传感器巨头体积小，结构简单，能提供电学输出的优点，是使用最为广泛的一种压力传感器。然而，压电式压力传感器仍然存在以下缺点：其分辨率较低，对微小应变不敏感，对微小力值的测量不能很好的响应。技术实现要素：本发明实施例提供了一种压力传感器及其检测压力的方法，用以解决现有技术中存在的压力传感器分辨率较低，对微小应变不敏感的问题。本发明实施例提供了一种压力传感器，包括：相对而置的第一基板和第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的干涉滤光结构，以及位于所述第二基板背离所述第一基板一侧的感光元件；其中，所述干涉滤光结构具有在其内部产生多光束干涉的自发光部件；所述干涉滤光结构根据接收到的外界压力产生厚度形变，使得多光束干涉后的自发光转变为亮度与所述干涉滤光结构的厚度相关的出射光；所述感光元件用于检测出射光，并根据出射光生成表征对应压力的电信号。在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，所述干涉滤光结构包括：位于所述第一基板面向所述第二基板一侧的发光器件，覆盖所述第一基板面向所述第二基板的一侧且覆盖所述发光器件的弹性支撑单元，以及位于所述弹性支撑单元背离所述第一基板一侧的反射镜；其中，所述发光器件包括依次层叠设置于所述第一基板上的金属阳极、有机功能层和半透明阴极；所述弹性支撑单元的材料为弹性透明材料；所述反射镜的反射面面向所述第一基板。在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，所述干涉滤光结构未接收到外界压力时，所述干涉滤光结构的厚度等于所述反射镜与所述金属阳极之间的距离。在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，所述干涉滤光结构包括：位于所述第一基板面向所述第二基板一侧的发光器件和弹性支撑单元，以及位于所述第二基板面向所述第一基板一侧的反射镜；其中，所述发光器件包括依次层叠设置于所述第一基板上的金属阳极、有机功能层和半透明阴极；所述反射镜的反射面面向所述第一基板；所述弹性支撑单元、所述金属阳极和所述反射镜围成中空腔体结构。在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，所述干涉滤光结构未接收到外界压力时，所述干涉滤光结构的厚度为所述中空腔体结构的腔长，且等于所述反射镜与所述金属阳极之间的距离。在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，所述中空腔体结构内填充有氮气或空气。在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，所述感光元件包括相互连接的光敏二极管和芯片；其中，所述光敏二极管用于检测出射光，并形成与出射光对应的电流信号或电压信号；所述芯片用于根据所述电流信号或所述电压信号，以及所述芯片中预存的所述电流信号或所述电压信号与压力的一一对应关系，输出表征对应压力的电信号。在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述压力传感器中，所述感光元件包括第一光敏二极管，第二光敏二极管，以及与所述第一光敏二极管和所述第二光敏二极管分别连接的芯片；其中，所述第一光敏二极管用于检测与水平方向呈第一夹角的出射光，并形成与检测到的出射光对应的第一电流信号或第一电压信号；所述第二光敏二极管用于检测与水平方向呈第二夹角的出射光，并形成与检测到的出射光对应的第二电流信号或第二电压信号；所述芯片用于根据所述第一电流信号与所述第二电流信号的第一比值，以及所述芯片中预存的第一比值和压力的一一对应关系，输出表征对应压力的电信号；或者，所述芯片用于根据所述第一电压信号与所述第二电压信号的第二比值，以及所述芯片中预存的第二比值与压力的一一对应关系，输出表征对应压力的电信号。基于同一发明构思，本发明实施例还提供了采用一种上述压力传感器检测压力的方法，包括：第一光敏二极管检测与水平方向呈第一夹角的出射光，并形成与检测到的出射光对应的第一电流信号或第一电压信号；第二光敏二极管检测与水平方向呈第二夹角的出射光，并形成与检测到的出射光对应的第二电流信号或第二电压信号；芯片根据所述第一电流信号与所述第二电流信号的第一比值，以及所述芯片中预存的第一比值和压力的一一对应关系，输出表征对应压力的电信号；或者，所述芯片根据所述第一电压信号与所述第二电压信号的第二比值，以及所述芯片中预存的第二比值与压力的一一对应关系，输出表征对应压力的电信号。本发明实施例的有益效果包括：本发明实施例提供了一种压力传感器及其检测压力的方法，该压力传感器包括：相对而置的第一基板和第二基板，位于第一基板和第二基板之间的干涉滤光结构，以及位于第二基板背离第一基板一侧的感光元件；其中，干涉滤光结构具有在其内部产生多光束干涉的自发光部件；干涉滤光结构根据接收到的外界压力产生厚度形变，使得多光束干涉后的自发光转变为亮度与干涉滤光结构的厚度相关的出射光；感光元件用于检测出射光，并根据出射光生成表征对应压力的电信号。由于干涉滤光结构的厚度与外界压力有关，且干涉滤光结构的自发光发生多光束干涉后可转变为亮度与干涉滤光结构的厚度相关的出射光，基于此，出射光的亮度与外界压力有关，且因经多光束干涉作用形成的出射光的亮条纹较细锐，从而使得感光元件可轻易地检测到亮度与外界压力相关的出射光，因此实现了压力检测的高分辨率和高灵敏度。附图说明图1至图4分别为本发明实施例提供的压力传感器的结构示意图；图5为本发明实施例提供的在不同厚度(即反射镜与金属阳极之间的距离)下，出射光亮度与出射角度的关系图；图6为本发明实施例提供的压力传感器的制作方法的流程图。具体实施方式下面结合附图，对本发明实施例提供的压力传感器及其检测压力的方法的具体实施方式进行详细的说明。需要说明的是本说明书所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；此外，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。附图中各膜层的形状和大小不反映其在压力传感器中的真实比例，目的只是示意说明本
发明内容。实施例一本发明实施例一提供的压力传感器，如图1所示。该压力传感器包括：相对而置的第一基板101和第二基板102，位于第一基板101和第二基板102之间的干涉滤光结构103，以及位于第二基板102背离第一基板101一侧的感光元件104；其中，干涉滤光结构103具有在其内部产生多光束干涉的自发光部件；干涉滤光结构103根据接收到的外界压力产生厚度形变，使得多光束干涉后的自发光转变为亮度与干涉滤光结构103的厚度相关的出射光；感光元件104用于检测出射光，并根据出射光生成表征对应压力的电信号。在本发明实施例一提供的上述压力传感器中，由于干涉滤光结构103的厚度与外界压力有关，且干涉滤光结构103的自发光发生多光束干涉后可转变为亮度与干涉滤光结构103的厚度相关的出射光，基于此，出射光的亮度与外界压力有关，且因经多光束干涉作用形成的出射光的亮条纹较细锐，从而使得感光元件104可轻易地检测到亮度与外界压力相关的出射光，因此实现了压力检测的高分辨率和高灵敏度。具体地，在本发明实施例一提供的上述压力传感器中，如图1所示，干涉滤光结构103包括：位于第一基板101面向第二基板102一侧的发光器件1031和弹性支撑单元1032，以及位于第二基板102面向第一基板101一侧的反射镜1033；其中，发光器件1031包括依次层叠设置于第一基板101上的金属阳极、有机功能层和半透明阴极，在金属阳极与半透明阴极之间具有压差时，有机功能层发光，并从半透明阴极射出；具体地，有机功能层包括电子注入层、电子传输层、有机发光层、空穴传输层和空穴注入层。可以理解的是，反射镜1033的反射面面向第一基板101，可使得经半透明阴极射出的光线入射至反射镜1033，并在反射镜1033与金属阳极之间形成多光束干涉，最终经多光束干涉作用后的光线自第二基板102侧出射，以被感光元件104检测。此外，弹性支撑单元1032、金属阳极和反射镜1033围成中空腔体结构，中空腔体结构内填充有氮气或空气等透明气体。且因发光器件1031发出的光可直接经透明气体照射至反射镜1033，并在反射镜1033与金属阳极的作用下发生多光束干涉，故弹性支撑单元1032的材料可以透明也可以不透明，在此不做限定。由上述描述可知，自发光器件1031发出的光在反射镜1033与金属阳极之间形成多光束干涉，使得在实际应用时，感光元件104检测到的经多光束干涉作用后的出射光的亮度受反射镜1033与金属阳极之间距离的调控。并且在本发明实施例一提供的上述压力传感器中，如图1所示，干涉滤光结构103未接收到外界压力(即压力传感器上未加载外界压力)时，干涉滤光结构103的厚度为中空腔体结构的腔长，且等于反射镜1033与金属阳极之间的距离L；且在实际检测压力的过程中，该距离L随压力传感器上垂直施加压力的改变而发生有效变化。在本发明实施例一提供的压力传感器中，如图1所示，感光元件104包括相互连接的光敏二极管和芯片(图中未示出)；其中，光敏二极管用于检测出射光，并形成与出射光对应的电流信号或电压信号；芯片(图中未示出)用于根据电流信号或电压信号，以及芯片(图中未示出)中预存的电流信号或电压信号与压力的一一对应关系，输出表征对应压力的电信号。实施例二本发明实施例二提供的压力传感器如图2所示，因该压力传感器与图1所示的压力传感器相似，二者仅干涉滤光结构103的具体结构不同，故以下仅对不同之处进行介绍，重复之处可参考实施例一，在此不再赘述。在本发明实施例二提供的压力传感器中，如图2所示，干涉滤光结构103包括：位于第一基板101上的发光器件1031覆盖第一基板101面向第二基板102的一侧且覆盖发光器件1031的弹性支撑单元1032，以及位于弹性支撑单元1032背离第一基板101一侧的反射镜1033；其中，发光器件1031包括依次层叠设置于第一基板101上的金属阳极、有机功能层和半透明阴极；反射镜1033的反射面面向第一基板101；干涉滤光结构103未接收到外界压力(即压力传感器上未施加外界压力)时，干涉滤光结构103的厚度等于反射镜1033与金属阳极之间的距离L。并且为使得微小压力作用下，干涉滤光结构103即可产生厚度形变，弹性支撑单元1032的材料可以为弹性透明材料。例如可以采用杨氏弹性模量较高的透明材料来制作弹性支撑单元1032，使得干涉滤光结构103因弹性支撑单元1032的存在，而可在很小外界压力的作用下发生有效弹性形变；此外因弹性支撑单元1032是透明的，使得自半透明阴极射出的光线可经弹性支撑单元1032照射至反射镜1033。实施例三本发明实施例三提供的压力传感器如图3所示，因该压力传感器与图1所示的压力传感器相似，二者仅感光元件104的具体结构不同，故以下仅对不同之处进行介绍，重复之处可参考实施例一，在此不再赘述。因发光器件1031的发光亮度取决于流经发光器件1031的电流，且电流大小不仅与金属阳极和半透明阴极之间的压差有关，而且易受外界环境例如磁场的干扰。故在上述实施例一和实施例二中仅通过一个光敏二极管来检测由发光器件1031发出且经多光束干涉作用后所得的出射光时，无法识别检测到的出射光亮度的改变是因干涉滤光结构103厚度发生了变化，还是外界环境例如磁场等的作用效果。故为了避免外界因素干扰，在本发明实施例三中，如图3所示，感光元件104包括第一光敏二极管1041，第二光敏二极管1042，以及与第一光敏二极管1041和第二光敏二极管1042分别连接的芯片(图中未示出)；其中，第一光敏二极管1041用于检测与水平方向呈第一夹角的出射光，并形成与检测到的出射光对应的第一电流信号或第一电压信号；第二光敏二极管1042用于检测与水平方向呈第二夹角的出射光，并形成与检测到的出射光对应的第二电流信号或第二电压信号；芯片用于根据第一电流信号与第二电流信号的第一比值，以及芯片中预存的第一比值和压力的一一对应关系，输出表征对应压力的电信号；或者，芯片用于根据第一电压信号与第二电压信号的第二比值，以及芯片中预存的第二比值与压力的一一对应关系，输出表征对应压力的电信号。为更好地理解本发明实施例三的技术方案，以下对图3所示的压力传感器可提高压力检测的准确性的原理进行详细说明。法布里-珀罗干涉原理给出了干涉滤光结构103的厚度(即反射镜1033与金属阳极之间的距离L)对透射最大中心波长λc的影响：λc＝2nCosθ/m其中，n为介质层(即透明材料制作的弹性支撑单元1032或干涉滤光腔体内填充的透明气体)的折射率，θ为感光元件104检测到的出射光的出射角度，m＝1，2，3……。由上式可知，反射镜1033与金属阳极之间的距离L和感光元件104检测到的出射光的出射角度θ都会影响透射最大中心波长λc。若以透射最大中心波长λc与发光器件1031发出光线的光谱重合(感光元件104检测到的出射光亮度最大)时为例，亦即设定透射最大中心波长λc不变，则反射镜1033与金属阳极之间的距离L因外界压力发生变化时，出射光亮度最大的出射角度θ必然会发生变化。图5是通过软件拟合得到的在不同厚度(即反射镜1033与金属阳极之间的距离L)下，出射光亮度与出射角度的关系图。用于拟合的压力传感器中发光器件1031发红光，反射镜1033的反射面为30nm厚的银膜，干涉滤光腔体内填充的透明气体为空气。在图5中可以看出，反射镜1033与金属阳极之间的距离L由L0依次变化为L1、L2和L3时，出射光亮度最大的出射角度θ逐渐增大。并且在出射角度θ保持不变(例如θ等于45°)时，出射光亮度和反射镜1033与金属阳极的距离L(具体为L0、L1、L2和L3)之间具有一一对应的关系。于是，在第一光敏二极管1041检测与水平方向呈第一夹角的出射光，且第二光敏二极管1042检测与水平方向呈第二夹角的出射光时，在反射镜1033与金属阳极的距离L为一定值时，第一光敏二极管1041与第二光敏二极管1042分别检测到的出射光亮度具有固定的比值。以反射镜1033与金属阳极的距离L为L0＝212nm，第一夹角为45°，第二夹角为0°为例，由表一可以看出，第一光敏二极管1041与第二光敏二极管1042分别检测到的出射光亮度的比值(即增强倍数)为1.56；在反射镜1033与金属阳极的距离L为L1＝214nm，第一夹角为45°，第二夹角为0°时，如表一所示，第一光敏二极管1041与第二光敏二极管1042分别检测到的出射光亮度的比值(即增强倍数)为2.31；在反射镜1033与金属阳极的距离L为L2＝216nm，第一夹角为45°，第二夹角为0°时，如表一所示，第一光敏二极管1041与第二光敏二极管1042分别检测到的出射光亮度的比值(即增强倍数)为3.23；在反射镜1033与金属阳极的距离L为L3＝218nm，第一夹角为45°，第二夹角为0°时，如表一所示，第一光敏二极管1041与第二光敏二极管1042分别检测到的出射光亮度的比值(即增强倍数)为4.23。表一厚度符号L0L1L2L3厚度大小212nm214nm216nm218nm出射角度θ45°45°45°45°增强倍数1.562.313.234.23又由上述描述可知，反射镜1033与金属阳极的距离L与外界压力有关，因此，第一光敏二极管1041与第二光敏二极管1042检测出的出射光亮度的比值与外界压力有关，以此，通过芯片识别第一光敏二极管1041与第二光敏二极管1042检测出的出射光亮度的比值，即可检测出外界压力大小。且因该比值仅与反射镜1033与金属阳极的距离L有关，与其他环境因素例如磁场无关，因此，提高了压力检测的准确性。实施例四本发明实施例四提供的压力传感器如图4所示，因该压力传感器与本发明实施例二提供的压力传感器(如图2所示)相比，二者仅感光元件104的具体结构不同，且该压力传感器的感光元件104的具体结构与本发明实施例三提供的压力传感器(如图3所示)中的感光元件104相同，故本发明实施例四提供的压力传感器的具体实施过程可参考实施例二和实施例三的重复部分，在此不再赘述。实施例五基于同一发明构思，本发明实施例提供了采用图3和图4所示的压力传感器检测压力的方法，由于该方法解决问题的原理与上述压力传感器解决问题的原理相似，因此，本发明实施例提供的该方法的实施可以参见本发明实施例提供的上述压力传感器的实施，重复之处不再赘述。如图6所示，为本发明实施例提供图3和图4所示压力传感器检测压力的方法流程图。由图6可见，该制作方法具体可以包括以下步骤：S601、第一光敏二极管检测与水平方向呈第一夹角的出射光，并形成与检测到的出射光对应的第一电流信号或第一电压信号；S602、第二光敏二极管检测与水平方向呈第二夹角的出射光，并形成与检测到的出射光对应的第二电流信号或第二电压信号；S603、芯片根据第一电流信号与第二电流信号的第一比值，以及芯片中预存的第一比值和压力的一一对应关系，输出表征对应压力的电信号；或者，芯片根据第一电压信号与第二电压信号的第二比值，以及芯片中预存的第二比值与压力的一一对应关系，输出表征对应压力的电信号。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页1 2 3