[發明專利]用于監測特別由混凝土制成的建筑結構的電容壓力傳感器

有效

• 申請號: 201810732336.5
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN109211461B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: F·帕帕拉多;A·彭尼西;E·圭德蒂;A·多里亞尼
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: G01L9/12
• 分類號: G01L9/12
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

1.一種電容傳感器，被設計為被引入到建筑結構中以監測作用在所述建筑結構中的應力，包括：

多層結構，包括：

上導電層，限定所述傳感器的上外表面并且在水平面中具有平面延伸；

下導電層，限定所述傳感器的下外表面并且在水平面中具有平面延伸，所述上導電層和所述下導電層被配置為被連接到共用參考電位以共同限定電磁屏，以用于屏蔽所述電容傳感器以防止來自所述電容傳感器外部的電磁干擾；

絕緣材料的至少第一結構層，與所述上導電層接觸；

絕緣材料的至少第二結構層，與所述下導電層接觸；

至少第一板層，由導電材料制成，所述絕緣材料的第一結構層被插入在所述上導電層和所述第一板層之間；

至少第二板層，由導電材料制成，所述絕緣材料的第二結構層被插入在所述下導電層和所述第二板層之間；和

至少一個介電層，插入在所述第一板層和所述第二板層之間，以在所述電容傳感器的所述多層結構內部限定至少一個檢測電容器，

其中所述檢測電容器被配置為在與所述水平面正交的法線方向上檢測作用在所述電容傳感器上的壓力，以及

其中所述檢測電容器還包括：多個支架，在所述電容傳感器的所述多層結構外部耦合到所述上導電層和所述下導電層中的至少一個，其中每個支架具有：

耦合部分，被配置為耦合到相應的所述上導電層或所述下導電層的表面；

主體部分，從相應的所述上導電層或所述下導電層的所述表面橫切該表面延伸；和

頭部分，連接到所述主體部分并且橫切所述主體部分而延伸，并且基本上平行于相應的所述上導電層或所述下導電層的所述表面，

其中所述支架作為用于將所述電容傳感器附接到所述建筑結構的材料的附接元件。

2.根據權利要求1所述的傳感器，其中所述多層結構包括至少第一雙面片材和第二雙面片材，在所述電容傳感器的所述多層結構中，所述第一雙面片材限定所述上導電層、所述第一結構層和所述第一板層，并且所述第二雙面片材限定所述下導電層、所述第二結構層和所述第二板層。

3.根據權利要求2所述的傳感器，其中形成所述第一結構層和所述第二結構層以及所述介電層的材料滿足以下關系：

E_C≥E_P≥E_D，

其中E_P表示形成所述第一結構層和所述第二結構層的材料的楊氏模量的值；E_D表示形成所述介電層的材料的楊氏模量的值；并且E_C表示建筑結構的材料的楊氏模量，所述電容傳感器被配置為嵌入在所述建筑結構中。

4.根據權利要求3所述的傳感器，其中還滿足以下進一步的關系：

其中α是在1到2的范圍內的比例因數，并且β是在8到11的范圍內的相應的比例因數。

5.根據權利要求1所述的傳感器，其中所述第一結構層和所述第二結構層中的每一個是FR-4，并且所述介電層是Kapton。

6.根據權利要求1所述的傳感器，其中所述支架的所述主體部分的形狀是：平行六面體；梯形；截斷的金字塔；或截斷的圓錐體。

7.根據權利要求1所述的傳感器，其中所述支架被配置為允許檢測拉伸應力，所述拉伸應力在所述上導電層和所述下導電層上產生反壓。

8.根據權利要求1所述的傳感器，還包括支架，所述支架橫向地耦合到所述多層結構并且橫切所述多層結構的堆疊的垂直方向。

9.根據權利要求1所述的傳感器，包括第一溝槽，所述第一溝槽至少通過所述第一板層的整個厚度而形成，以限定和分離在所述第一溝槽內部的所述第一板層的有源部分，并且以從位于所述第一溝槽外部的所述第一板層的外部分限定所述檢測電容器的第一板。