管道石墨烯复合薄膜传感器.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010473834.X (22)申请日 2020.05.29 (71)申请人 北京石墨烯技术研究院有限公司 地址 100094 北京市海淀区永丰基地丰秀 中路1号2幢1层01 (72)发明人 李学瑞李炯利王旭东于公奇 (74)专利代理机构 北京华进京联知识产权代理 有限公司 11606 代理人 马云超 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G01F 1/64(2006.01) G01L 9/04(2006.01) (54)发明名称 管道石墨烯复合薄。

2、膜传感器 (57)摘要 本申请涉及一种管道石墨烯复合薄膜传感 器。 管道石墨烯复合薄膜传感器通过设置弹性基 底， 并将石墨烯传感器设置于弹性基底远离所述 待测管道内壁的一侧。 由于弹性基底可以利用自 身形变抵接于待测管道的内壁， 即安装弹性基底 时可以施加外力以使弹性基底向体积减小的方 向产生弹性形变， 并在撤销外力后挤压并抵接于 待测管道的内壁， 故管道石墨烯复合薄膜传感器 在使用时可以避免对待测管道的改进或破坏， 可 以实现对待测管道或气路的流量和压力的检测。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 111879351 A 2020.11.03 CN 111879351 A 1.一种管。

3、道石墨烯复合薄膜传感器， 其特征在于， 包括： 弹性基底， 用于利用自身形变抵接于待测管道的内壁； 以及 石墨烯传感器， 设置于所述弹性基底远离所述待测管道内壁的一侧， 用于检测待测管 道内的流量和压力。 2.根据权利要求1所述的管道石墨烯复合薄膜传感器， 其特征在于， 所述弹性基底包括 至少两个弹性体， 至少两个所述弹性体均为圆弧形且共同围合形成一圆环状结构， 至少两 个所述弹性体的半径在预设范围内大于所述待测管道的半径。 3.根据权利要求2所述的管道石墨烯复合薄膜传感器， 其特征在于， 所述弹性体的一端 开设有对接孔， 另一端设置有与所述对接孔配合的凸起， 所述弹性体通过所述对接孔和所 述。

4、凸起与另一个结构相同的所述弹性体沿圆周方向首尾连接。 4.根据权利要求1所述的管道石墨烯复合薄膜传感器， 其特征在于， 所述弹性基底远离 所述待测管道内壁的一侧开设有第一安装孔和第二安装孔； 所述石墨烯传感器包括流量传感器和压力传感器， 所述流量传感器设置于所述第一安 装孔， 用于测量所述待测管道的流量， 所述压力传感器设置于所述第二安装孔， 用于测量所 述待测管道的压力。 5.根据权利要求4所述的管道石墨烯复合薄膜传感器， 其特征在于， 所述流量传感器包 括： 传感器基体； 第一电阻组件， 设置于所述传感器基体远离所述待测管道内壁的表面， 用于在所述待 测管道内流量变化时产生阻值变化； 以及。

5、 第一检测组件， 位于所述传感器基体靠近所述待测管道内壁的一侧， 与所述第一电阻 组件电连接， 用于检测所述第一电阻组件两端的电压变化， 并根据所述电压变化计算所述 第一电阻组件的阻值变化， 并根据所述第一电阻组件的阻值变化确定所述流量变化。 6.根据权利要求5所述的管道石墨烯复合薄膜传感器， 其特征在于， 所述第一电阻组件 包括： 第一石墨烯保护层， 覆盖所述传感器基体远离所述待测管道内壁的表面； 加热电阻， 设置于所述第一石墨烯保护层远离所述传感器基体的一侧； 两个热敏电阻， 设置于所述第一石墨烯保护层远离所述传感器基体的一侧， 且关于所 述加热电阻对称； 以及 第二石墨烯保护层， 覆盖所。

6、述加热电阻和两个所述热敏电阻远离所述第一石墨烯保护 层的一侧。 7.根据权利要求5所述的管道石墨烯复合薄膜传感器， 其特征在于， 所述第一检测组件 包括： 第一检测电路， 与所述第一电阻组件电连接， 用于检测所述第一电阻组件两端的电压 变化， 并根据所述电压变化计算所述第一电阻组件的阻值变化， 并根据所述第一电阻组件 的阻值变化确定所述流量变化； 以及 第一射频电路， 与所述第一检测电路电连接， 用于将所述流量变化发送至远程终端。 8.根据权利要求4所述的管道石墨烯复合薄膜传感器， 其特征在于， 所述压力传感器包 括： 权利要求书 1/2 页 2 CN 111879351 A 2 弹性基膜， 。

7、覆盖所述第二安装孔； 第二电阻组件， 设置于所述弹性基膜靠近所述待测管道内壁的表面， 用于在所述待测 管道内压力变化时产生形变； 以及 第二检测组件， 位于所述弹性基膜靠近所述待测管道内壁的一侧， 与所述第二电阻组 件电连接， 用于检测所述第二电阻组件两端的电压变化， 并根据所述电压变化计算所述第 二电阻组件的阻值变化， 并根据所述第二电阻组件的阻值变化确定所述压力变化。 9.根据权利要求8所述的管道石墨烯复合薄膜传感器， 其特征在于， 所述第二检测组件 包括： 第二检测电路， 与所述第二电阻组件电连接， 用于检测所述第二电阻组件两端的电压 变化， 并根据所述电压变化计算所述第二电阻组件的阻值。

8、变化， 并根据所述第二电阻组件 的阻值变化确定所述压力变化； 以及 第二射频电路， 与所述第二检测电路电连接， 用于将所述压力变化发送至远程终端。 10.根据权利要求8所述的管道石墨烯复合薄膜传感器， 其特征在于， 所述第二电阻组 件包括： 第三石墨烯保护层， 覆盖所述弹性基膜靠近所述待测管道内壁的表面； 四个应变电阻， 设置于所述第三石墨烯保护层远离所述弹性基膜的一侧， 四个所述应 变电阻电连接形成电桥电路； 以及 第四石墨烯保护层， 覆盖四个所述应变电阻远离所述第三石墨烯保护层的一侧。 11.根据权利要求10所述的管道石墨烯复合薄膜传感器， 其特征在于， 四个所述应变电 阻分布于所述弹性基。

9、膜的同一直径上， 中间的两个所述应变电阻沿所述直径的方向延伸， 两端的两个所述应变电阻沿垂直于所述直径的方向延伸。 12.根据权利要求8所述的管道石墨烯复合薄膜传感器， 其特征在于， 所述压力传感器 还包括支撑板， 所述支撑板设置于所述弹性基膜和所述第二检测组件之间， 用于防止所述 第二电阻组件形变过大而发生损坏。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111879351 A 3 管道石墨烯复合薄膜传感器 技术领域 0001 本申请涉及管道监测技术领域， 特别是涉及一种管道石墨烯复合薄膜传感器。 背景技术 0002 在传统方案中， 厂矿企业通常使用涡轮流量计、 罗茨流盘计和皮膜式流量计等作 为流盘。

10、计。 0003 然而， 上述方案需要与待监测管道进行对接， 即需要对管道进行改进或破坏原管 道。 发明内容 0004 基于此， 有必要针对现有技术中与待监测管道进行对接时需要对管道进行改进或 破坏原管道的问题， 提供一种管道石墨烯复合薄膜传感器。 0005 本申请提供一种管道石墨烯复合薄膜传感器， 包括： 0006 弹性基底， 用于利用自身形变抵接于待测管道的内壁； 以及 0007 石墨烯传感器， 设置于所述弹性基底远离所述待测管道内壁的一侧， 用于检测待 测管道内的流量和压力。 0008 在其中一个实施例中， 所述弹性基底包括至少两个弹性体， 至少两个弹性体均为 圆弧形且共同围合形成一圆环状。

11、结构， 至少两个弹性体的半径在预设范围内大于所述待测 管道的半径。 0009 在其中一个实施例中， 所述弹性体的一端开设有对接孔， 另一端设置有与所述对 接孔配合的凸起， 所述弹性体通过所述对接孔和所述凸起与另一个结构相同的所述弹性体 沿圆周方向首尾连接。 0010 在其中一个实施例中， 所述弹性基底远离所述待测管道内壁的一侧开设有第一安 装孔和第二安装孔； 0011 所述石墨烯传感器包括流量传感器和压力传感器， 所述流量传感器设置于所述第 一安装孔， 用于测量所述待测管道的流量， 所述压力传感器设置于所述第二安装孔， 用于测 量所述待测管道的压力。 0012 在其中一个实施例中， 所述流量传。

12、感器包括： 0013 传感器基体； 0014 第一电阻组件， 设置于所述传感器基体远离所述待测管道内壁的表面， 用于在所 述待测管道内流量变化时产生阻值变化； 以及 0015 第一检测组件， 位于所述传感器基体靠近所述待测管道内壁的一侧， 与所述第一 电阻组件电连接， 用于检测所述第一电阻组件两端的电压变化， 并根据所述电压变化计算 所述第一电阻组件的阻值变化， 并根据所述第一电阻组件的阻值变化确定所述流量变化。 0016 在其中一个实施例中， 所述第一电阻组件包括： 0017 第一石墨烯保护层， 覆盖所述传感器基体远离所述待测管道内壁的表面； 说明书 1/9 页 4 CN 111879351。

13、 A 4 0018 加热电阻， 设置于所述第一石墨烯保护层远离所述传感器基体的一侧； 0019 两个热敏电阻， 设置于所述第一石墨烯保护层远离所述传感器基体的一侧， 且关 于所述加热电阻对称； 以及 0020 第二石墨烯保护层， 覆盖所述加热电阻和两个所述热敏电阻远离所述第一石墨烯 保护层的一侧。 0021 在其中一个实施例中， 所述第一检测组件包括： 0022 第一检测电路， 与所述第一电阻组件电连接， 用于检测所述第一电阻组件两端的 电压变化， 并根据所述电压变化计算所述第一电阻组件的阻值变化， 并根据所述第一电阻 组件的阻值变化确定所述流量变化； 以及 0023 第一射频电路， 与所述第。

14、一检测电路电连接， 用于将所述流量变化发送至远程终 端。 0024 在其中一个实施例中， 所述压力传感器包括： 0025 弹性基膜， 覆盖所述第二安装孔； 0026 第二电阻组件， 设置于所述弹性基膜靠近所述待测管道内壁的表面， 用于在所述 待测管道内压力变化时产生形变； 以及 0027 第二检测组件， 位于所述弹性基膜靠近所述待测管道内壁的一侧， 与所述第二电 阻组件电连接， 用于检测所述第二电阻组件两端的电压变化， 并根据所述电压变化计算所 述第二电阻组件的阻值变化， 并根据所述第二电阻组件的阻值变化确定所述压力变化。 0028 在其中一个实施例中， 所述第二检测组件包括： 0029 第二。

15、检测电路， 与所述第二电阻组件电连接， 用于检测所述第二电阻组件两端的 电压变化， 并根据所述电压变化计算所述第二电阻组件的阻值变化， 并根据所述第二电阻 组件的阻值变化确定所述压力变化； 以及 0030 第二射频电路， 与所述第二检测电路电连接， 用于将所述压力变化发送至远程终 端。 0031 在其中一个实施例中， 所述第二电阻组件包括： 0032 第三石墨烯保护层， 覆盖所述弹性基膜靠近所述待测管道内壁的表面； 0033 四个应变电阻， 设置于所述第三石墨烯保护层远离所述弹性基膜的一侧， 四个所 述应变电阻电连接形成电桥电路； 以及 0034 第四石墨烯保护层， 覆盖四个所述应变电阻远离所。

16、述第三石墨烯保护层的一侧。 0035 在其中一个实施例中， 四个所述应变电阻分布于所述弹性基膜的同一直径上， 中 间的两个所述应变电阻沿所述直径的方向延伸， 两端的两个所述应变电阻沿垂直于所述直 径的方向延伸。 0036 在其中一个实施例中， 所述压力传感器还包括支撑板， 所述支撑板设置于所述弹 性基膜和所述第二检测组件之间， 用于防止所述第二电阻组件形变过大而发生损坏。 0037 本申请提供的管道石墨烯复合薄膜传感器通过设置弹性基底， 石墨烯传感器设置 于弹性基底远离所述待测管道内壁的一侧。 由于弹性基底可以利用自身形变抵接于待测管 道的内壁， 即安装弹性基底时可以施加外力以使弹性基底向体积。

17、减小的方向产生弹性形 变， 并在撤销外力后挤压并抵接于待测管道的内壁， 故管道石墨烯复合薄膜传感器在使用 时可以避免对待测管道的改进或破坏， 可以实现对待测管道或气路的流量和压力的检测。 说明书 2/9 页 5 CN 111879351 A 5 附图说明 0038 为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案， 下面将对实施例或传 统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 申请的一些实施例， 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的附图。 0039 图1为本申请实施例提供的一种管道石墨烯复合薄膜传。

18、感器剖面结构示意图； 0040 图2为本申请实施例提供的一种管道石墨烯复合薄膜传感器中弹性体的对接孔和 凸起的结构示意图； 0041 图3为本申请实施例提供的一种管道石墨烯复合薄膜传感器中流量传感器结构示 意图； 0042 图4为本申请实施例提供的一种管道石墨烯复合薄膜传感器中流量传感器剖面结 构示意图； 0043 图5为本申请实施例提供的一种管道石墨烯复合薄膜传感器中压力传感器结构示 意图； 0044 图6为本申请实施例提供的一种管道石墨烯复合薄膜传感器中压力传感器剖面结 构示意图。 0045 附图标号说明 0046 100 管道石墨烯复合薄膜传感器 0047 10 弹性基底 0048 11。

19、0 传感器安装孔 0049 111 第一安装孔 0050 112 第二安装孔 0051 120 弹性体 0052 121 对接孔 0053 122 凸起 0054 20 石墨烯传感器 0055 210 流量传感器 0056 211 传感器基体 0057 212 第一电阻组件 0058 213 第一检测组件 0059 214 第一石墨烯保护层 0060 215 加热电阻 0061 216 热敏电阻 0062 217 第二石墨烯保护层 0063 218 第一检测电路 0064 219 第一射频电路 0065 220 压力传感器 0066 221 弹性基膜 0067 222 第二电阻组件 说明书 3。

20、/9 页 6 CN 111879351 A 6 0068 223 第二检测组件 0069 224 第三石墨烯保护层 0070 225 应变电阻 0071 226 第四石墨烯保护层 0072 227 支撑板 0073 228 第二检测电路 0074 229 第二射频电路 0075 231 第一密封盖 0076 232 第二密封盖 0077 200 待测管道 具体实施方式 0078 为使本申请的上述目的、 特征和优点能够更加明显易懂， 下面结合附图对本申请 的具体实施方式做详细的说明。 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申 请。 但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施， 。

21、本领域技术人员可以在不 违背本申请内涵的情况下做类似改进， 因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。 0079 需要说明的是， 当元件被称为 “固定于” 另一个元件， 它可以直接在另一个元件上 或者也可以存在居中的元件。 当一个元件被认为是 “连接” 另一个元件， 它可以是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。 0080 除非另有定义， 本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。 本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具 体的实施例的目的， 不是旨在于限制本申请。 本文所使用的术语 “及/或” 包括一个或多个相 关的所列项目的任意。

22、的和所有的组合。 0081 请一并参见图1， 本申请提供一种管道石墨烯复合薄膜传感器100。 管道石墨烯复 合薄膜传感器100包括弹性基底10和石墨烯传感器20。 弹性基底10用于利用自身形变抵接 于待测管道的内壁， 即弹性基底10用于在安装时受到外力并向内发生弹性形变， 在撤销外 力后挤压并抵接于待测管道200的内壁。 石墨烯传感器20设置于弹性基底10远离待测管道 200内壁的一侧。 在其中一个实施例中， 弹性基底10远离待测管道200内壁的一侧开设有传 感器安装孔110。 石墨烯传感器20设置于传感器安装孔110， 用于检测待测管道200内的流量 和压力。 0082 本申请提供的管道石墨。

23、烯复合薄膜传感器100通过设置弹性基底10， 石墨烯传感 器20设置于弹性基底10远离所述待测管道200内壁的一侧。 由于弹性基底10可以利用自身 形变抵接于待测管道200的内壁， 即安装弹性基底10时可以施加外力以使弹性基底10向体 积减小的方向产生弹性形变， 并在撤销外力后挤压并抵接于待测管道200的内壁， 故管道石 墨烯复合薄膜传感器100在使用时可以避免对待测管道200的改进或破坏， 可以实现对待测 管道200或气路的流量和压力的检测。 0083 在其中一个实施例中， 弹性基底10包括至少两个弹性体120， 至少两个弹性体120 均为圆弧形且共同围合形成一圆环状结构， 至少两个弹性体1。

24、20的半径在预设范围内大于 待测管道200的半径。 本实施例中， 至少两个弹性体120的半径可以略大于待测管道200半 说明书 4/9 页 7 CN 111879351 A 7 径， 以使两个弹性体120安装于待测管道200内壁后可以挤压并抵接于待测管道200内壁， 从 而实现两个弹性体120的固定。 0084 在其中一个实施例中， 弹性基底10可以包括两个弹性体120。 靠近弹性体120两端 面附近位置处设置有类似于把手形状的凸起物。 将弹性体120安装于待测管道200内部时， 可以使用夹具作用于弹性体120两端的把手形状的凸起物， 使弹性体120两端向内弯矩， 以 使半圆环形弹性体120两。

25、端之间距离略小于管道直径， 随后将弹性体120送入待测管道200 内待监测的位置后松开弹性体120， 弹性体120可以挤压并抵接于待测管道200内壁。 可以理 解， 另一个弹性体120可以相同方式送入待测管道200的待监测位置。 本实施例中， 弹性体 120可以采用弹性合金材料， 弹性合金材料除了具有良好的弹性性能之外， 还具有无磁性、 微塑性变形抗力高、 硬度高、 电阻率低、 弹性模量温度系数小以及内耗小等性能， 可以提高 管道石墨烯复合薄膜传感器100的性能， 并延长管道石墨烯复合薄膜传感器100的使用寿 命。 0085 请一并参见图2， 在其中一个实施例中， 弹性体120的一端开设有对接。

26、孔121， 另一 端设置有与对接孔121配合的凸起122， 弹性体120通过对接孔121和凸起122与另一个结构 相同的弹性体120沿圆周方向首尾连接。 在其中一个实施例中， 对接孔121可以为圆柱形盲 孔， 与其相互配合的凸起122可以为与对接孔121相互配合的圆柱体。 本实施例中， 两个弹性 体120安装于待测管道200内壁表面后， 可以位于待测管道200的同一径向位置， 以使第一个 弹性体120端部的对接孔121与第二个弹性体120端部的凸起122相互配合， 且第一个弹性体 120端部的凸起122与第二个弹性体120端部的对接孔121相互配合， 提高两个弹性体120之 间的连接强度， 保。

27、证管道石墨烯复合薄膜传感器100安装的稳定性， 从而提高测量精度。 0086 在其中一个实施例中， 传感器安装孔110包括第一安装孔111和第二安装孔112； 石 墨烯传感器20包括流量传感器210和压力传感器220， 流量传感器210设置于第一安装孔 111， 用于测量待测管道200的流量， 压力传感器220设置于第二安装孔112， 用于测量待测管 道200的压力。 本实施例中， 流量传感器210和压力传感器220可以设置于不同的安装孔， 从 而避免流量测量和压力测量过程中两个传感器的相互影响。 在其中一个实施例中， 第一安 装孔111和第二安装孔112可以位于待测管道200的同一径向， 且。

28、分别位于一个弹性体120 上。 第一安装孔111和第二安装孔112可以为螺纹盲孔， 流量传感器210与第一安装孔111之 间可以为螺纹连接， 压力传感器220和第二安装孔112之间可以为螺纹连接， 从而提高流量 传感器210和压力传感器220与弹性体120之间的连接强度。 0087 请一并参见图3-图4， 在其中一个实施例中， 流量传感器210包括传感器基体211、 第一电阻组件212以及第一检测组件213。 流量传感器210可以位于与其对应的弹性体120的 表面或内部。 第一电阻组件212设置于传感器基体211远离待测管道200内壁的表面， 用于在 待测管道200内流量变化时产生阻值变化。 。

29、第一检测组件213位于传感器基体211靠近待测 管道200内壁的一侧， 与第一电阻组件212电连接， 用于检测第一电阻组件212两端的电压变 化， 并根据电压变化计算第一电阻组件212的阻值变化， 并根据第一电阻组件212的阻值变 化确定流量变化。 0088 在其中一个实施例中， 传感器基体211的材料可以为硅片或弹性合金材料等， 以为 第一电阻组件212和/或第一检测组件213提供安装基底。 本实施例中， 流量传感器210的传 感器基体211可以由上下两部分构成， 其中传感器基体211的上下两部分可以通过一体加工 说明书 5/9 页 8 CN 111879351 A 8 制备而成。 传感器基。

30、体211的上部分为圆形薄板， 下部分可以为具有一定厚度的空心圆柱体 结构， 且空心圆柱体的外表面加工有螺纹， 以与弹性体120的传感器安装孔110内的螺纹相 配合。 0089 在其中一个实施例中， 流量传感器210还包括第一密封盖231， 且第一密封盖231用 于密封传感器基体211下方的空心圆柱体结构。 其中， 第一检测组件213位于传感器基体211 靠近待测管道200内壁的一侧， 且位于第一密封盖231远离待测管道200内壁的一侧， 即第一 检测组件213位于第一密封盖231和传感器基体211共同围合形成的空心圆柱体结构内。 0090 在其中一个实施例中， 第一电阻组件212包括第一石墨烯。

31、保护层214、 加热电阻 215、 两个热敏电阻216以及第二石墨烯保护层217。 第一石墨烯保护层214覆盖传感器基体 211远离待测管道200内壁的表面。 加热电阻215设置于第一石墨烯保护层214远离传感器基 体211的一侧。 两个热敏电阻216设置于第一石墨烯保护层214远离传感器基体211的一侧， 且关于加热电阻215对称。 第二石墨烯保护层217覆盖加热电阻215和两个热敏电阻216远离 第一石墨烯保护层214的一侧。 0091 在其中一个实施例中， 加热电阻215和两个热敏电阻216共同组成的流量电阻可以 通过微机电系统(Microelectro Mechanical Syste。

32、ms， MEMS)微机械加工工艺制备。 本实施 例中， 加热电阻215可以位于传感器基体211远离待测管道200内壁的表面的中心， 且两个热 敏电阻216分别位于加热电阻215的两侧， 且可以距离加热电阻215的距离相同， 即两个热敏 电阻216关于加热电阻215对称。 0092 在其中一个实施例中， 第一石墨烯保护层214和第二石墨烯保护层217可以为覆盖 加热电阻215和两个热敏电阻216上下两个表面的石墨烯防腐散热涂层， 可以促进电阻表面 散热、 保护电阻以及避免水气等对电阻造成腐蚀损害。 可以理解， 通过在加热电阻215和两 个热敏电阻216的上下表面涂覆有耐高温、 耐腐蚀的绝缘复合陶。

33、瓷材料与石墨烯组成防腐 涂层， 还可以满足一定的酸碱腐蚀及蒸汽环境下的使用， 同时还能增加传感器的散热能力， 减小温度对测量的误差。 0093 可以理解， 当流量传感器210工作时， 可以通过电源为加热电阻215提供工作电流， 加热电阻215可以产生预设稳定的温度。 由于两个热敏电阻216对称分布于加热电阻215两 侧， 故两个热敏电阻216的初始状态相同。 当待测管道200有气体或流体通过时， 气体或流体 流动会导致两个热敏电阻216处的温度场产生非对称变化， 改变两个热敏电阻216的阻值。 因此， 根据流体流量、 流速与两个热敏电阻216的阻值变化产生的电信号之间的关系可以确 定流体流量，。

34、 从而实现气体或流体的流量测量。 在另外一个实施例中， 加热电阻215还可以 为各种类型的加热器。 0094 在其中一个实施例中， 第一检测组件213包括第一检测电路218和第一射频电路 219。 第一检测电路218与第一电阻组件212电连接， 用于检测第一电阻组件212两端的电压 变化， 并根据电压变化计算第一电阻组件212的阻值变化， 并根据第一电阻组件212的阻值 变化确定流量变化。 第一射频电路219与第一检测电路218电连接， 用于将流量变化发送至 远程终端或信号接收器。 0095 本实施例中， 第一检测电路218可以与位于第一密封盖231和传感器基体211之间， 可以与两个热敏电阻。

35、216电连接， 通过测量两个热敏电阻216的电压变化， 根据电压变化计 算第一电阻组件212的阻值变化， 并根据第一电阻组件212的阻值变化确定流量变化。 第一 说明书 6/9 页 9 CN 111879351 A 9 射频电路219可以位于第一密封盖231和传感器基体211之间， 其输入端可以与第一检测电 路218的输出端电连接， 从而形成流量信号的输出端。 0096 在其中一个实施例中， 第一射频电路219可以包括射频器。 两个热敏电阻216可以 将待测管道200中的流量信号转化为电信号， 再通过射频器将信号发射至远程控制终端或 信号接收器， 通过远程控制终端或信号接收器中的信号分析电路，。

36、 可以得到电信号与流量 信号之间的对应关系， 根据预设关系式即可实现待测管道200流量的测量。 0097 请一并参见图5-图6， 在其中一个实施例中， 压力传感器220包括弹性基膜221、 第 二电阻组件222和第二检测组件223， 可以固定安装与弹性体120的表面或内部。 弹性基膜 221覆盖第二安装孔112。 第二电阻组件222设置于弹性基膜221靠近待测管道200内壁的表 面， 用于在待测管道200内压力变化时产生形变。 第二检测组件223位于弹性基膜221靠近待 测管道200内壁的一侧， 与第二电阻组件222电连接， 用于检测第二电阻组件222两端的电压 变化， 并根据电压变化计算第二。

37、电阻组件222的阻值变化， 并根据第二电阻组件222的阻值 变化确定压力变化。 0098 本实施例中， 弹性基膜221可以根据应用环境不同选择材料， 具体可以为聚酰亚胺 以及铜箔等柔性材料， 或者也可以为硅片或弹性合金材料具有弹性支撑的材料等。 可以理 解， 弹性基膜221的厚度可以根据所测压力范围设定， 当待测管道200压力较大时， 可以适当 增加弹性基膜221的厚度， 压力较小时则可以适当减小弹性基膜221的厚度， 本申请对此不 作具体限定。 0099 在其中一个实施例中， 第二检测组件223包括第二检测电路228和第二射频电路 229。 第二检测电路228与第二电阻组件222电连接， 用。

38、于检测第二电阻组件222两端的电压 变化， 并根据电压变化计算第二电阻组件222的阻值变化， 并根据第二电阻组件222的阻值 变化确定压力变化。 第二射频电路229与第二检测电路228电连接， 用于将压力变化发送至 远程终端。 0100 本实施例中， 第二检测电路228可以与位于第二密封盖232和传感器基体211之间， 可以与四个应变电阻225组成的第二电阻组件222电连接， 通过测量四个应变电阻225的电 压变化， 根据电压变化计算第二电阻组件222的阻值变化， 并根据第二电阻组件222的阻值 变化确定压力变化。 第二射频电路229可以位于第二密封盖232和传感器基体211之间， 其输 入端。

39、可以与第二检测电路228的输出端电连接， 从而形成压力信号的输出端。 0101 在其中一个实施例中， 压力传感器120中的弹性基膜221的边缘可以通过真空扩散 焊接方式固定安装于弹性体120表面， 并覆盖第二安装孔112。 弹性基膜221表面布置有第二 电阻组件222， 第二电阻组件222位于弹性基膜221面向待测管道200内壁的一侧。 可以理解， 当待测管道200有气体或流体通过并对待测管道200内壁产生压力时， 压力会导致弹性基膜 221产生形变， 进而引起弹性基膜221表面的第二电阻组件222中电桥失衡， 从而将待测管道 200的压力信号转化为电信号。 0102 在其中一个实施例中， 第。

40、二电阻组件222包括第三石墨烯保护层224、 四个应变电 阻225以及第四石墨烯保护层226。 第三石墨烯保护层224覆盖弹性基膜221靠近待测管道 200内壁的表面。 四个应变电阻225设置于第三石墨烯保护层224远离弹性基膜221的一侧， 四个应变电阻225电连接形成电桥电路。 第四石墨烯保护层226覆盖四个应变电阻225远离 第三石墨烯保护层224的一侧。 说明书 7/9 页 10 CN 111879351 A 10 0103 本实施例中， 第三石墨烯保护层224和第四石墨烯保护层226可以为覆盖四个应变 电阻225上下两个表面的石墨烯防腐散热涂层， 可以促进电阻表面散热、 保护电阻以及。

41、避免 水气等对电阻造成腐蚀损害。 可以理解， 通过在四个应变电阻225的上下表面涂覆有耐高 温、 耐腐蚀的绝缘复合陶瓷材料与石墨烯组成防腐涂层， 还可以满足一定的酸碱腐蚀及蒸 汽环境下的使用， 同时还能增加传感器的散热能力， 减小温度对测量的误差。 0104 在其中一个实施例中， 四个应变电阻225分布于弹性基膜221的同一直径上， 中间 的两个应变电阻225沿直径的方向延伸， 两端的两个应变电阻225沿垂直于直径的方向延 伸。 本实施例中， 其中两个应变电阻255可以靠近弹性基膜221的中心分布， 其余两个应变电 阻255可以靠近弹性基膜221的边缘分布。 0105 在其中一个实施例中， 当。

42、待测管道200受到压力沿径向向外时， 此时弹性基膜221 远离圆心向第二安装孔112底部凹陷。 靠近弹性基膜221中心的应变电阻R3、 R4拉伸形变， 靠 近弹性基膜221边缘的应变电阻R1、 R2压缩形变， 导致了四个应变电阻255组成电桥不在平 衡， 故可以产生一个输出电压。 0106 在其中一个实施例中， 压力传感器220还包括第二密封盖232， 第二密封盖232上 端， 即第二密封盖232面向弹性基膜221的一侧设置有第二射频电路。 本实施例中， 第二射频 电路可以包括射频器。 由于四个应变电阻225连接为电桥形式， 电桥的输出端可以与射频器 的输入端连接， 从而形成压力信号的输出端。。

43、 四个应变电阻225形成的电桥可以将待测管道 200中的压力信号转化为电信号， 再通过射频器将信号发射至远程控制终端或信号接收器， 通过远程控制终端或信号接收器中的信号分析电路， 可以得到电信号与压力信号之间的对 应关系， 根据预设关系式即可实现待测管道200压力的测量。 0107 在其中一个实施例中， 压力传感器220还包括支撑板227， 支撑板227设置于弹性基 膜221和第二检测组件223之间， 用于防止第二电阻组件222形变过大而发生损坏。 在弹性基 膜221与射频器之间还设置有支撑板227， 支撑板227可以用于防止弹性基膜221过量变形导 致的应变电阻255损坏， 进而导致压力传感。

44、器220无法实现压力测量的问题。 0108 在其中一个实施例中， 加热电阻215、 两个热敏电阻216以及四个应变电阻225均可 以采用微机电系统(Microelectro Mechanical Systems， MEMS)工艺设计制造， 具有小型化 的优点， 可以适用于各种微型安装环境下的使用， 方便进行集成化， 从而可以扩大石墨烯复 合薄膜传感器100的应用范围。 0109 可以理解， 本申请提供的石墨烯复合薄膜传感器100通过将流量传感器210以及压 力传感器220通过弹性基底10安装于待测管道200的内部， 并采用第一射频电路219以及第 二射频电路分别传输流量信号和压力信号， 可以避。

45、免传统方案中需要采用破坏待测管道 200的方式(钻孔、 断开)实现外部传感器以及待测管道200的连接， 保持了原有待测管道200 结构的结构与功能。 0110 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合， 为使描述简洁， 未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述， 然而， 只要这些技术特征的组合不存 在矛盾， 都应当认为是本说明书记载的范围。 0111 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式， 其描述较为具体和详细， 但并 不能因此而理解为对申请专利范围的限制。 应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来 说， 在不脱离本申请构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本申请的保护 说明书 8/9 页 11 CN 111879351 A 11 范围。 因此， 本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。 说明书 9/9 页 12 CN 111879351 A 12 图1 图2 说明书附图 1/3 页 13 CN 111879351 A 13 图3 图4 说明书附图 2/3 页 14 CN 111879351 A 14 图5 图6 说明书附图 3/3 页 15 CN 111879351 A 15 。