具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

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。

在本发明的描述中，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，或者是该发明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发明和简化描述，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发明的限制。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。

在本发明的描述中，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发明中的具体含义。

为了使本发明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为本发明一实施例提供的一种气体流速的传感装置的结构面示意图；如图1所示，本申请提供一种气体流速的传感装置，传感装置包括：衬底层10、金属层20、微纳结构层50、第一电极30、第二电极40和压电材料层60；金属层20设置在衬底层10的一侧，第一电极30与金属层20远离衬底层10的一侧的一端电连接，微纳结构层50设置在第一电极30和第二电极40远离金属层20的一侧，压电材料层60设置在微纳结构层50远离金属层20的一侧，且微纳结构层50中周期设置有多个孔洞，每个孔洞内分别设置有平面手性微纳结构，平面手性微纳结构的形状为螺旋结构，第二电极40与螺旋结构的平面手性微纳结构的螺旋中心电连接。

本申请的气体流速的传感装置用于检测气体流速，该传感器的结构由上到下依次包括：压电材料层60、微纳结构层50、第一电极30和第二电极40、金属层20、衬底层10，该压电材料层60、微纳结构层50、金属层20、衬底层10的形状一般为长方体形状，该压电材料层60的材料为压电材料，用于在压力或者形变的作用下产生电流，该微纳结构层50中设置有多个孔洞，多个该孔洞周期设置，且高多个孔洞的设置周期根据实际需要进行设置，在此不做具体限定，为了方便说明，在此以该孔洞的设置周期为9*9，即在该微纳结构层50上开设有81规格孔洞，共九排九列进行说明，该孔洞的形状可以为椭圆，也可以为圆形，为了方便说明，在此以该孔洞的形状为圆形进行说明，该孔洞中设置有平面手性微纳结构，该平面手性微纳结构的形状为螺旋结构，一般的，将该螺旋结构的平面手性微纳结构的螺旋中心进行固定，该螺旋结构的平面手性微纳结构的螺旋中心与该第一电极30电连接，可以是第一电极30直接与该该螺旋结构的平面手性微纳结构的螺旋中心电连接，也可以是第一电极30设置该螺旋结构的平面手性微纳结构的螺旋中心底部，当作用力作用在该平面手性微纳结构上时，该螺旋结构发生形变，由二维结构变成三维结构，该螺旋结构的具体尺寸根据实际需要进行设置，在此不做具体限定，在实际应用中该螺旋结构的半径小于该孔洞的半径即可，本申请的气体流速的传感装置分为两种模式，模式一：当需要对待测气体的流速进行检测时，较大的气体冲击在该压电材料层60上，并通过压电材料层60将压力传递到微纳结构层50，由于微纳结构层50和金属层20之间依靠第一电极30和第二电极40支撑，在该金属层20和该微纳结构层50之间形成了形变空间，并且该微纳结构层50中周期设置有多个孔洞，使得该微纳结构层50在压力的作用下产生形变，并带动压电材料层60形变，使得该压电材料层60产生电流，电流通过该微纳结构层50传递到该第一电极30和第二电极40上，通过该第一电极30和第二电极40测量得到该传感装置的电势变化情况，通过电势变化情况与气体流速的对应关系，得到该气体流速；其中，通过电势变化情况与气体流速的对应关系根据实际测量得到，在此不做具体限定。模式二：当需要对待测气体流速准确度较高的测量时，气体作用在该微纳结构层50中的平面手性微纳结构上，由于该平面手性微纳结构的形状为螺旋结构，则在气体的冲击下，该螺旋结构的平面手性微纳结构发生形变，从而使得平面微纳结构变为三维微纳结构，当有光照射在该螺旋结构上时，光在形变后的该螺旋结构与金属层20之间多次反射，产生等离激元耦合，通过光谱仪检测通过该传感装置的出射光的光谱，并通过该出射光的光谱与气体流速的对应关系，得到待测的气体流速；该出射光的光谱与气体流速的对应关系根据实验检测得到，在此不做具体赘述；本申请将气体流速分为较大流速，和较小流速，提高了对气体流速测量的准确性，并通过将平面手性微纳结构设置为螺旋结构，进一步提高了本申请的传感装置的灵敏度和准确性。

可选地，该螺旋结构的平面手性微纳结构的臂宽为160nm-240nm。

该螺旋结构的平面手性微纳结构的螺旋形状的臂宽可以为160nm，也可以为240nm，还可以为160nm-240nm中任意尺寸；可选地，该螺旋结构的平面手性微纳结构的臂宽不同，即靠近螺旋中心的位置臂宽较小，远离该螺旋中心的臂宽较大，则靠近螺旋中心位置的臂宽为160nm，远离螺旋重臂的臂宽为240nm。

可选地，该螺旋结构的平面手性微纳结构的螺距为20nm-60nm。

该螺旋结构的平面手性微纳结构的螺距可以为20nm，也可以为60nm；还可以为20nm-60nm中任意尺寸，可选地，该螺旋结构的平面手性微纳结构的螺距可以不同，即靠近螺旋中心的是螺距较小，远离螺旋中心的螺距较大，则靠近螺旋中心位置的螺距为20nm，远离螺旋重臂的螺距为60nm，也可以靠近螺旋中心的是螺距较大，远离螺旋中心的螺距较小。

可选地，该压电材料为复合压电材料。

可选地，该金属层20的厚度为40nm-80nm。

该螺旋结构的平面手性微纳结构的厚度可以为40nm，也可以为80nm，还可以为厚度为40nm-80nm中任意尺寸。

可选地，在实际应用中，为了利于制作将该螺距的臂宽均设置为200nm，将螺距的宽度均设置为40nm，将微纳结构层50的厚度设置为40nm，有利于结构的精密制作，有利于改变螺距后实现更好的耦合，有利于气体流速形变的产生。

可选地，该微纳结构层50的中设置的平面手性微纳结构为多臂平面手性微纳结构，即该微纳结构层50的中设置的平面手性微纳结构可以为万字结构，可以为螺旋结构，还可以为其他多臂平面手性微纳结构。

可选地，该金属层20靠近微纳结构层50的一侧为粗糙的平面。

粗糙平面上的凸起位置设置使得微纳结构层50和金属层20之间的距离变小，平面上的凸起更容易聚集电荷，使下面的平面上的表面等离激元变为局域表面等离激元，上下层局域表面等离激元发生强耦合，更容易实现气体流速的探测。

图2为本发明另一实施例提供的一种气体流速的传感装置的金属层的截面图；如图2所示，可选地，该金属层20上设置有与微纳结构层50的多个孔洞对应的凸起结构21。

该金属层20上设置有多个凸起结构21，每个凸起结构21位置均与该微纳结构层50中的孔洞位置相对应，使得流速较小的气体导致微纳结构层50和金属层20的耦合变化较小，当金属层20上设置有多个凸起结构21，每个凸起结构21位置均与该微纳结构层50中的孔洞位置相对应，金属层20上的凸起设置使得微纳结构层50和金属层20之间的距离变小，金属层20的凸起更容易聚集电荷，使下面的平面上的表面等离激元变为局域表面等离激元，上下层局域表面等离激元发生强耦合，更容易实现气体流速的探测。

图3为本发明为本发明另一实施例提供的一种气体流速的传感装置的金属层的截面图，如图3所示，可选地，该金属层20上设置有透气孔22。

当待测气体流速较大时，在大的气体流速的作用下，上层的微纳结构会发生形变，下面的金属层20在气体流速的冲击下也将发生微小的形变，部分反射回去的的气体将会再次冲击微纳结构层50导致测量不准确，将金属层20为带有孔洞的平面结构，透气孔22的形状为椭圆以及圆形孔洞，减少气体的冲击力使气体可以快速通过增加测量的准确性。

可选地，金属层20上的透气孔22为为整个金属层20的四分之一，保证金属层20在气体流速冲击下的完整性。平面上的孔洞结构改变电荷的聚集方式，使下面的平面上的表面等离激元变为局域表面等离激元，上下层局域表面等离激元发生强耦合，更容易实现气体流速的探测。改变气体流速的大小可以改变结构之间的距离进而改变结构之间的耦合强度，通过电极探测结构两端电势差的变换探测气体流速的变化。

本申请提供的气体流速的传感装置包括：衬底层10、金属层20、微纳结构层50、第一电极30、第二电极40和压电材料层60；金属层20设置在衬底层10的一侧，第一电极30和第二电极40分别设置在金属层20远离衬底层10的一侧的两端，微纳结构层50设置在第一电极30和第二电极40远离金属层20的一侧，压电材料层60设置在微纳结构层50远离金属层20的一侧，且微纳结构层50中周期设置有多个孔洞，每个孔洞内分别设置有平面手性微纳结构，平面手性微纳结构的形状为螺旋结构，当需要对待测气体的流速进行检测时，较大的气体冲击在该压电材料层60上，并通过压电材料层60将压力传递到微纳结构层50，由于微纳结构层50和金属层20之间依靠第一电极30和第二电极40支撑，在该金属层20和该微纳结构层50之间形成了形变空间，并且该微纳结构层50中周期设置有多个孔洞，使得该微纳结构层50在压力的作用下产生形变，并带动压电材料层60形变，使得该压电材料层60产生电流，电流通过该微纳结构层50传递到该第一电极30和第二电极40上，通过该第一电极30和第二电极40测量得到该传感装置的电势变化情况，通过电势变化情况与气体流速的对应关系，得到该气体流速，当需要对待测气体流速准确度较高的测量时，气体作用在该微纳结构层50中的平面手性微纳结构上，由于该平面手性微纳结构的形状为螺旋结构，则在气体的冲击下，该螺旋结构的平面手性微纳结构发生形变，从而使得平面微纳结构变为三维微纳结构，当有光照射在该螺旋结构上时，光在形变后的该螺旋结构与金属层20之间多次反射，产生等离激元耦合，通过光谱仪检测通过该传感装置的出射光的光谱，并通过该出射光的光谱与气体流速的对应关系，得到待测的气体流速，本申请将气体流速分为较大流速，和较小流速，提高了对气体流速测量的准确性，并通过将平面手性微纳结构设置为螺旋结构，进一步提高了本申请的传感装置的灵敏度和准确性。

本申请提供一种气体流速的传感系统，传感系统包括：电流检测装置、光源、光谱仪和第一方面任意一项的气体流速的传感装置，电流检测装置的正极和负极分别与传感装置的第一电极30和第二电极40电连接，用于检测电流，光源用于产生并将光传输到传感装置上，光谱仪用于检测传感装置的出射光的光谱。

当测量气体流速要求精准度不是很高的时候，通过测量该电流检测装置，检测该传感装置的电流情况，得到气体流速，当测量气体流速要求精准度很高时，通过光源照射该传感装置，通过光谱仪检测反射光谱，得到准确度较高的气体流速。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。