[發明專利]壓力與剪力量測裝置及方法

有效

• 申請號: 201310049142.2
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN103913258A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 黃正昇;楊秉祥;鄭文雅
• 申請（專利權）人: 財團法人交大思源基金會
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

技術領域

本發明涉及一種量測裝置的設計，特別是涉及一種可同時量測壓力與剪力的量測裝置。

背景技術

壓力為物體在單位面積所受的垂直方向的作用力。剪力是一種與表面成正切方向作用而引起滑動或扭轉變形的作用力，由于剪力作用方向平行于作用面，因此也常被稱為正切力。

就剪力的量測而言，大致分為磁阻裝置(magneto-resistor?device)與電容裝置(capacitive?device)。磁阻裝置(magneto-resistor?device)可通過懸浮磁鐵以及磁電阻材料來量測剪力的變化，磁鐵和磁電阻材料分別被置于上下兩層，電阻值的改變可以被用來計算兩者相對位置的改變，進而推斷所受的剪力。至于電容裝置(capacitive?device)可通過內部的電容值的變化以針對剪力進行量測。該電容裝置內包括有上電極與下電極，上電極與下電極之間通過一絕緣體所予以隔離，其原理通過電容值的改變來計算上電極與下電極兩者相對位置的改變，進而推斷所受的剪力。

就目前現有技術看來，在進行壓力與剪力的量測作業時，大多是將壓力與剪力分開量測，尚未有一種方式或裝置能夠在待測物表面上同時量測壓力與剪力，對于像是醫療或是建筑等領域而言，將壓力與剪力分開量測對于其產業上的應用仍有其待改進之處。

而且，由于現有技術是采用電路量測技術，其結構上是將電路與量測單元結合，當裝置中的任一構件損壞時，將導致裝置整體無法作動，而必須將裝置整體予以更換，無形中增加了成本上的支出。

因此，如何克服上述現有技術的種種問題，實已成目前亟欲解決的課題。

發明內容

本發明的目的即是提供一種壓力與剪力的量測裝置及方法，可同時于量測平面量測該平面上的壓力、剪力、壓力分布以及剪力分布，以解決現有技術無法同時量測壓力及剪力的問題。

本發明所提供的壓力與剪力量測裝置包括可撓性基材、多個訊號輸出單元以及多個訊號檢測器。多個訊號輸出單元嵌設于該可撓性基材中并用以輸出訊號，多個訊號檢測器設置于該可撓性基材周圍，用以分別接收該多個訊號輸出單元所輸出的訊號，且當該可撓性基材承受一負載而使各該訊號輸出單元產生位移時，各該訊號檢測器依據自各該訊號輸出單元所接收的訊號檢測出該負載施加于該可撓性基材的壓力與剪力。

本發明還提供一種壓力與剪力量測方法，包括以下步驟：1)將多個用以輸出訊號的訊號輸出單元嵌設于一可撓性基材，并于該可撓性基材周圍設置多個訊號檢測器；2)令該可撓性基材承受一負載以使該訊號輸出單元因該負載而產生位移，并令該多個訊號輸出單元輸出訊號；以及3)令設置于該可撓性基材周圍的多個訊號檢測器接收各該訊號輸出單元所輸出的訊號，并依據自各該訊號輸出單元所接收的訊號檢測出該負載施加于該可撓性基材上的壓力與剪力。

由上可知，本發明依據可撓性基材承載負載時造成設置于可撓性基材內的多個訊號輸出單元產生垂直方向或水平方向的位移，藉以檢測出該負載施加于可撓性基材的壓力與剪力并量測可撓性基材的壓力及剪力分布，而解決現有技術中無法同時量測壓力與剪力的問題。

此外，由于本發明的壓力與剪力量測裝置摒除現有技術采用電路量測方式，并且將可撓性基材與訊號檢測器分離，因此，當壓力與剪力量測裝置的任一構件損壞時，可針對損壞的構件單獨更換，無需整組更換，有效降低了物料成本的消耗。

附圖說明

圖1為本發明的壓力與剪力量測裝置第一實施例示意圖；

圖2為訊號輸出單元分布示示意圖；

圖3A為本發明的壓力與剪力量測裝置第一實施例的實施狀態圖；

圖3B為可撓性基板的壓力與剪力的分布狀態示意圖；

圖4為第二實施例的結構示意圖；

圖5為第二實施例的壓力與剪力量測示意圖；以及

圖6為本發明壓力與剪力量測方法的流程圖。

主要組件符號說明

1、3???壓力與剪力量測裝置

10?????可撓性基材

11?????訊號輸出單元

12?????訊號檢測器

2??????負載

30?????光源單元

31?????分光組件

32?????準直儀

321????光學路徑

I??????徑向方向

D??????軸向方向

D1?????第一分量

D2?????第二分量

f1?????上視圖