[發明專利]一種叉指電容結構的曲率傳感器

有效

• 申請號: 201710897844.4
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107907045B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 韓磊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01B7/28
• 分類號: G01B7/28
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

本發明公開了一種基于叉指電容結構的曲率傳感器，包括柔性基板、金屬條以及叉指型結構，所述柔性基板上放置叉指型結構，金屬條的數量為兩個，兩個金屬條平行放置在柔性基板上表面兩側，金屬條之間放置相互平行、懸空的叉指型結構，當柔性基板貼合在一個曲率的表面上時，彎曲的柔性基板會導致叉指型結構之間的交疊部分發生改變，使得叉指型結構構成的叉指電容發生變化，通過檢測叉指電容的變化量實現曲率的測量，本發明突破了傳統檢測原理的思維限制，尋找到了基于MEMS技術的實現方法，靈敏度和體積都有提升。同時還具有結構簡單、設計靈活、易于測量、工藝兼容、成本低等優勢。

技術領域

本發明屬于微電子器件技術領域，具體涉及一種基于叉指電容結構的曲率傳感器。

背景技術

在目前的測量曲率的器件中，任意形狀凸凹曲面曲率半徑一般多采用R型面樣板測量，由于R型面樣板是比較測量，所以無法測出幾何形狀的精確值。三坐標測量儀雖然較好地解決了上述問題，但是造價太高，體積也很大，不能在線測量。非接觸光學測量法也同樣存在著類似的問題。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種提高曲率測量靈敏度和簡化結構的叉指電容結構曲率傳感器，該曲率傳感器采用柔性材料工藝制造，其成本低廉，所以可以實現柔性低成本的叉指電容結構的曲率傳感器，并解決在材料、工藝、可靠性和可重復性等諸多方面的問題，從而為實現基于柔性基板叉指電容結構的曲率傳感器在曲率測量領域的產業化應用提供了支持和保證。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種基于叉指電容結構的曲率傳感器，該曲率傳感器包括柔性基板、金屬條以及叉指型結構，所述柔性基板上放置叉指型結構，具體結構為金屬條的數量為兩個，兩個金屬條平行放置在柔性基板上表面兩側，金屬條之間放置相互平行、懸空的叉指型結構，每個叉指型結構只與一個金屬條連接，當柔性基板貼合在一個曲率的表面上時，彎曲的柔性基板會導致叉指型結構之間的交疊部分發生改變，使得叉指型結構構成的叉指電容發生變化，通過檢測叉指電容的變化量實現曲率的測量。

該曲率傳感器采用微電子工藝，制作于柔性基板上，由于柔性基板的優良機械性能以及其低廉的成本，使該曲率傳感器有巨大的應用前景；該曲率傳感器相比傳統曲率傳感器結構更加簡單，且因為采用MEMS叉指電容結構，所以擁有較高的靈敏度，較小的體積，且易于測量。

本發明的有益效果是：

本發明中的叉指電容結構的曲率傳感器，突破了傳統檢測原理的思維限制，尋找到了基于MEMS技術的實現方法，靈敏度和體積都有較大的提升。同時，叉指電容結構的曲率傳感器還具有結構簡單、靈敏度高、設計靈活、易于測量、工藝兼容、成本低等優勢。

附圖說明

圖1是叉指電容結構的曲率傳感器示意圖。

其中有：柔性基板1、金屬條2、3、叉指型結構4、5。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

參見圖1，本發明提供了一種叉指電容結構的曲率傳感器，該曲率傳感器包括柔性基板1、金屬條2、3、叉指型結構4、5，金屬條23的數量為兩個，兩個金屬條2、3平行放置在柔性基板1上表面兩側，金屬條2、3之間放置多個相互平行、懸空的叉指型結構4、5，每個叉指型結構只與一個金屬條連接；當柔性基板1貼合在一個曲率的表面上時，彎曲的柔性基板1會導致叉指型結構4、5之間的交疊部分發生改變，使得叉指型結構構成的叉指電容發生變化，通過檢測叉指電容的變化量實現曲率的測量。

該曲率傳感器采用微電子工藝，制作于柔性基板上，由于柔性基板的優良機械性能以及其低廉的成本，使該曲率傳感器有巨大的應用前景；該曲率傳感器相比傳統曲率傳感器結構更加簡單，且因為采用MEMS叉指電容結構，所以擁有較高的靈敏度，較小的體積，且易于測量。