[實用新型]微振動傳感器

有效

• 申請號: 201420143276.0
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN203775075U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 葉柏盈;王雪;崔婧
• 申請（專利權）人: 納米新能源（唐山）有限責任公司
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;G01H11/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及傳感器領域，特別涉及一種微振動傳感器。

背景技術

微振動傳感器廣泛適用于電子，機械，生物等各個領域，通常是利用微小機械部件受力后產生的微小形變輸出不同大小的電信號，通過分析電信號變化獲取相應的信息。一般地，微振動傳感器通過外電源或電磁、壓電等方式實現供電，但這需要獨立的供電裝置，使得結構十分復雜。

摩擦發電機由于其自供電的優勢，無需外部供電，不同結構和材料的摩擦發電機相繼用于微振動傳感器中。摩擦發電機一般由依次層疊的電極層，高分子聚合物絕緣層組成。受到外力時各層產生形變，進而相互摩擦，產生電信號，該電信號的特性與使其產生形變的外力相關，將電信號作為輸出信號，供后續分析獲得相關信息。然而，由于其各層的面積尺寸相對一致，用作微振動傳感器時，不利于振動、壓力的傳遞，因此其感測靈敏度較低，在振動或壓力較小時，例如，液體滴落，呼吸氣流等微弱受力條件下，不能將機械能轉化為電能，輸出電信號。因此，無法適用于呼吸強度檢測或其他靈敏度要求高的微振動傳感器中，如微小加速度傳感器，以及人體血管、器官植入的微型醫療器械等。

此外，用于電子器件等精密應用的微振動傳感器易受到外部的電磁干擾，導致輸出信號的信噪比過高，通常還需要配置電磁屏蔽，這增加了成本，也不利于器件的小型化，也進一步限制了靈敏度。

實用新型內容

本實用新型的實用新型目的是針對現有技術的缺陷，提出一種微振動傳感器，能夠感測、響應于微小外力，具有更高的靈敏度；并且能夠屏蔽電磁干擾，達到較高的輸出信噪比，無需額外的屏蔽設施，利于器件的微型化。

本實用新型提供了一種微振動傳感器，包括：依次層疊設置的第一摩擦層，第一隔離層，中間摩擦層，第二隔離層和第二摩擦層；

其中，第一摩擦層包括層疊的第一高分子聚合物絕緣層和第一接地電極；

第二摩擦層包括層疊的第二高分子聚合物絕緣層和第二接地電極；

中間摩擦層包括作為兩個信號輸出端的第一輸出電極和第二輸出電極，中間摩擦層具有懸臂梁結構，懸臂梁結構包括懸臂和主體部分；

第一隔離層和第二隔離層均具有與主體部分相適應的空腔；主體部分的兩側表面分別通過第一隔離層的空腔和第二隔離層的空腔與第一摩擦層的第一高分子聚合物絕緣層和第二摩擦層的第二高分子聚合物絕緣層形成摩擦界面；中間摩擦層的懸臂梁結構以外的部分分別通過第一隔離層和第二隔離層與第一摩擦層的第一高分子聚合物絕緣層和第二摩擦層的第二高分子聚合物絕緣層粘接。

可選地，所述中間摩擦層還包括第三高分子聚合物絕緣層和第四高分子聚合物絕緣層；所述第一輸出電極設置在所述第三高分子聚合物絕緣層的第一側表面上，所述第二輸出電極設置在所述第四高分子聚合物絕緣層的第一側表面上，所述第一輸出電極和第二輸出電極相互絕緣粘接。

可選地，所述第一輸出電極和第二輸出電極通過蒸鍍、濺鍍、或刷涂方式分別制備在第三高分子聚合物絕緣層的第一側表面和第四高分子聚合物絕緣層的第一側表面上；所述第一輸出電極和第二輸出電極通過3M膠帶粘接。

可選地，所述第三高分子聚合物絕緣層的第二側表面通過所述第一隔離層的空腔與所述第一摩擦層的第一高分子聚合物絕緣層形成摩擦界面；所述第四高分子聚合物絕緣層的第二側表面通過所述第二隔離層的空腔與所述第二摩擦層的第二高分子聚合物絕緣層形成摩擦界面。

可選地，屬于所述懸臂梁結構的主體部分的第三高分子聚合物絕緣層的第二側表面和第四高分子聚合物絕緣層的第二側表面上還分別設置有第一居間薄膜層和第二居間薄膜層；所述第一居間薄膜層通過所述第一隔離層的空腔與所述第一摩擦層的第一高分子聚合物絕緣層形成摩擦界面；所述第二居間薄膜層通過所述第二隔離層的空腔與所述第二摩擦層的第二高分子聚合物絕緣層形成摩擦界面。

可選地，所述第一居間薄膜層和第二居間薄膜層的材質分別選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚酰亞胺和苯胺甲醛樹脂中的一種。

可選地，所述中間摩擦層還包括第五高分子聚合物絕緣層；所述第一輸出電極和第二輸出電極通過蒸鍍、濺鍍、或刷涂方式制備在所述第五高分子聚合物絕緣層的兩側表面上。

可選地，所述第一接地電極、第二接地電極、第一輸出電極和第二輸出電極的材質為銅、銀、鈦、金、鋁、導電銀漿或銦錫氧化物、石墨烯、石墨。