[發(fā)明專利]柔軟材料壓力傳感器用柔軟感應(yīng)材料的設(shè)計方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110338334.6
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN103063332A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭松
• 申請（專利權(quán)）人: 郭松
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00;G01L1/20;G01P15/08;G01P15/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用混入了微小構(gòu)造體的柔軟感應(yīng)材料在其受外界影響發(fā)生變形的情況下，及電氣特性發(fā)生變化，將柔軟材料在外界影響下發(fā)生的柔軟材料內(nèi)部微小空間內(nèi)的相對位置變化所引起的相關(guān)的電氣信號變化檢測出用來作為導(dǎo)致柔軟材料變形的壓力信號的壓力傳感器所使用的柔軟感應(yīng)材料的設(shè)計方法。?

背景技術(shù)

現(xiàn)有的壓力傳感器有薄膜變形后檢測應(yīng)變的應(yīng)變傳感器的，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)及民用領(lǐng)域。以上的傳感器，其作為感應(yīng)速度信號的材料或者機構(gòu)基本都是硬質(zhì)的材料。還沒有像橡膠一樣的柔軟高分子材料作為壓力信號感應(yīng)材料同時構(gòu)造簡單的的壓力傳感器。?

發(fā)明內(nèi)容

前述的傳統(tǒng)的壓力傳感器，都是應(yīng)用硬質(zhì)的感應(yīng)材料或者機構(gòu)。本發(fā)明發(fā)明的材料能夠用來作為柔軟壓力傳感器的感應(yīng)材料的應(yīng)用，同時本發(fā)明提供了一種新型的壓力傳感器及加壓力檢測方法。并且該柔軟感應(yīng)材加壓力傳感器構(gòu)造簡單，有利于降低壓力傳感器生產(chǎn)成本和根據(jù)廣泛的應(yīng)用。?

本發(fā)明的目的，是提供了用于新型柔軟壓力傳感器的柔軟感應(yīng)材料設(shè)計方法。?

本專利申請的第一個發(fā)明內(nèi)容是，發(fā)明了應(yīng)用混入了微小構(gòu)造體的柔軟材料作為壓力傳感器感應(yīng)材料的該柔軟材料的設(shè)計方法。是提供了在柔軟的橡膠財力中混入了導(dǎo)電性的微小螺旋形狀，或有彈性開合構(gòu)造的構(gòu)造體的柔軟橡膠材料做成柔軟感應(yīng)材料。該混合材料在其形狀發(fā)生變化時，其形狀變化引起的微小空間內(nèi)的相互位置關(guān)系變化及應(yīng)力變化引起的該柔軟材料的電氣特性變化。將應(yīng)用此檢測方法檢測出的電信號變化作為壓力信號的該材料的應(yīng)用方法。?

另外，本發(fā)明申請的第二個發(fā)明內(nèi)容是，該柔軟壓力感應(yīng)材料成分主要由以下幾部分組成：a，柔軟的高分子橡膠材料，如硅膠；b，混入柔軟中的導(dǎo)電性微小螺旋形狀，或有彈性開合構(gòu)造的構(gòu)造體的柔軟橡膠材料做成柔軟感應(yīng)材料；c，混入柔軟材料中的導(dǎo)電纖維及導(dǎo)電性粒子。?關(guān)于發(fā)明的效果的說明?

依據(jù)本發(fā)明申請的發(fā)明，可以用柔軟的混入了微型構(gòu)造的材料來用作壓力傳感器的感應(yīng)壓力信號的材料，制作新型壓力傳感器。該新型壓力傳感器構(gòu)造簡單，將更加有利于壓力傳感器的廣泛使用。?

本發(fā)明實施時最佳方案的說明?

一，混入了微小構(gòu)造體的柔軟材料在受到外界影響發(fā)生內(nèi)部應(yīng)力變化時其內(nèi)部微小構(gòu)造體的機電特性變化特性及其利用：混入微小導(dǎo)電構(gòu)造的柔軟材料，如橡膠材料中的具有導(dǎo)電特性的微小構(gòu)造體，由于是微小的機械構(gòu)造，當(dāng)柔軟材料的內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生變化時，微小機械構(gòu)造受周圍的柔軟材料的應(yīng)力變化的影響，將發(fā)生變形，使其導(dǎo)電特性發(fā)生變化。在柔軟材料中的微小機械構(gòu)造體的導(dǎo)電特性的變化，在宏觀上，導(dǎo)致混入了微小機械構(gòu)造的柔軟材料的電氣特性發(fā)生變化。通過電子檢測回路，將混入了微小構(gòu)造體的柔軟材料的隨其內(nèi)部應(yīng)力變化而引起的電氣特性變化檢測出，并且將外部變形所引起的內(nèi)部應(yīng)力變化中的由外部加速度變化所導(dǎo)致的分離處理，作為檢測出加速度輸出。?

圖1，圖2是本發(fā)明申請中的混入柔軟材料中的微小機械構(gòu)造的模型圖。?

圖3是混入了具有導(dǎo)電特性的柔軟材料的電氣模型圖。從電氣特性上看，混入了具有導(dǎo)電特性的微小機械構(gòu)造的柔軟材料可以看做是由電阻(R)，電容(C)，電感(L)組成的網(wǎng)絡(luò)。?

圖4是柔軟材料的應(yīng)力和其變形的關(guān)系圖。?

圖1中的尖形部分的開合與應(yīng)力的變化關(guān)系以下算式算出。?

ΔΔa≈Δa(-1+KK′)]]>

ΔΔa：柔軟材料的彈性系數(shù)變化引起的尖形部分的開合角度變化[°]?

Δa：尖形部分的預(yù)變化角度[°]?

K：變形前的柔軟材料的彈性系數(shù)[m/N]?

K’：變形后的柔軟材料的彈性系數(shù)[m/N]?

柔軟材料中混入的具有導(dǎo)電性的微小機械構(gòu)造體的變化，將導(dǎo)致整個混入微小導(dǎo)電構(gòu)造的柔軟材料的整體的電氣特性的變化。即，柔軟材料的阻抗的變化。?

二，利用本發(fā)明制作加速度傳感器用加速度信號感應(yīng)材料的應(yīng)用例：?