[發(fā)明專利]基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器及其制造方法及其檢測方法

有效

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• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108168740B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 聶寶清;陳新建;劉堅;姚婷;張憶秋
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L9/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權代理有限公司 32224
• 代理人: 金方瑋;董建林

本發(fā)明公開了一種基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器及其制造方法及其檢測方法，基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器，包括：形成感應腔室的兩層導電電極，滴于感應腔室內(nèi)的感測液滴，設于感應腔室兩側(cè)的傳感器線圈，設于傳感器線圈內(nèi)的間隔層，覆蓋導電電極和傳感器線圈的柔性覆蓋膜，感應腔室內(nèi)設有供感測液滴擴展的空間。本發(fā)明在外部負載作用下，傳感器的柔性覆蓋膜發(fā)生彎曲形變，壓迫內(nèi)部的感測液滴向四周擴展，從而改變設備的電容值；將諧振頻率的相應變化轉(zhuǎn)換為可由外部電磁耦合線圈檢測的信號，傳感器具有靈敏性高，可靠重復性，高穩(wěn)定性，檢測方便，檢測精度高的優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明屬于電容壓力傳感技術，具體涉及一種穿戴式壓力傳感器及其制造方法及其檢測方法。

背景技術

當下新興領域，如，健康監(jiān)測，機器人技術和術后修復等，在精確、相容性以及低成本的傳感技術方面的需求越來越強烈。近年來觸覺感知在學術界和工業(yè)界引起了越來越多的關注。Ismailova小組曾報道一種方法，將導電聚合物和離子液體凝膠混合物整合到針織聚酯基材上，形成織物電極。當電極接觸皮膚后，可以順利捕獲電生理信號。此外，微流體，特別是微液滴技術的發(fā)展為柔性觸覺傳感提供了新的思路。通常，微液滴定義為直徑在幾百微米范圍的小液滴，它具有較大的表面積體積比，響應速度快，易操作，機械可塑性好，制造成本低等諸多優(yōu)點。已經(jīng)有實例在柔性壓力傳感器中引入微米離子液滴陣列來檢測皮膚表面的動脈血壓。

電容傳感設備器件結(jié)構簡單、功耗低、抗干擾能力強,在可穿戴電氣設備的發(fā)展中起著至關重要的作用。特別的，電容傳感技術與LC無源平臺結(jié)合,可用于遠程生理信號，如眼壓信號的監(jiān)測。在本工作中，我們提出了一種基于微液滴的LC無源觸覺傳感器，通過外力改變器件共振頻率，并通過遠程耦合的電磁變化進行測量。需要指出的，基于微液滴的電容式傳感單元采用高介電常數(shù)的小液滴作為感測元件，傳感器的整體電容變化主要取決于傳感液滴的幾何特征 (如直徑和高度)變化。相比之下，以前報道的LC無源傳感器只能響應兩個平行板之間的高度變化，因此靈敏度提高的空間有限。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器及其制造方法及其檢測方法，在外部負載作用下，傳感器的柔性覆蓋膜發(fā)生彎曲形變，壓迫內(nèi)部的感測液滴向四周擴展，從而改變設備的電容值；將諧振頻率的相應變化轉(zhuǎn)換為可由外部電磁耦合線圈檢測的信號，傳感器具有靈敏性高，可靠重復性，高穩(wěn)定性，檢測方便，檢測精度高的優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案：

基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器，包括：形成感應腔室的兩層導電電極，滴于感應腔室內(nèi)的感測液滴，設于感應腔室兩側(cè)的傳感器線圈，設于傳感器線圈內(nèi)的間隔層，覆蓋導電電極和傳感器線圈的柔性覆蓋膜，感應腔室內(nèi)設有供感測液滴擴展的空間。

前述的基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器，導電電極和傳感器線圈為導電金屬制成。

前述的基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器，傳感器線圈包括：上半線圈，下半線圈，設于上半線圈和下半線圈之間的折疊部。

前述的基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器，感測液滴為高介電常數(shù)的液體。

前述的基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器，柔性覆蓋膜為高分子薄膜。

前述的基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器，間隔層為丙烯酸類雙面膠帶。

前述的基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器，柔性覆蓋膜的厚度范圍為 5-300μm，導電電極的厚度范圍為1-20μm，間隔層的厚度范圍為50-250μm。

前述的基于微液滴的全柔性無源壓力傳感器的制造方法，包括如下步驟：

步驟一，準備一塊覆蓋導電金屬的柔性覆蓋膜；