[發明專利]力和/或壓力傳感器

有效

• 申請號: 202011347129.1
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN112525390B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: P.雅溫恩;M.圖如恩;J.黑托坎加斯;J.萬哈拉;P.伊索-科托拉
• 申請（專利權）人: 富西特有限公司
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張婧晨;王麗輝

本發明涉及用于用作壓力和/或力傳感器的傳感器（900）。傳感器（900）包括：彈性且可拉伸的層（050、100、200），其包括具有第一楊氏模量（Y₂₀₀）和第一屈服應變（ε_y,200）的材料；至少第一可拉伸電極（301）和第二可拉伸電極（302），其附接至彈性且可拉伸的層（050、100、200），且被布置成彼此相距第一距離（d₁、d_1,301,302）；具有第二楊氏模量（Y₅₀₀）的柔性箔（500）；以及附接至柔性箔（500）的導電線路（400）。導電線路（400）的至少一部分以導電方式耦合到可拉伸電極（301、302）；第一屈服應變（ε_y,200）是至少百分之10；第一楊氏模量（Y₂₀₀）小于第二楊氏模量（Y₅₀₀）；并且，柔性箔（500）的厚度（t₅₀₀）是最多0.5 mm。

本申請是申請號為201780043411.0、申請日為2017年6月20日、發明名稱為“力和/或壓力傳感器”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及力傳感器。本發明涉及壓力傳感器。本發明涉及電容式力和/或壓力傳感器。本發明涉及可穿戴電容式力和/或壓力傳感器。

背景技術

對幸福的關注已經增強。這涉及個人幸福以及健康護理。這已經引起產生了許多個人和醫療監測裝置，諸如傳感器。這樣的傳感器能夠被嵌入服裝（諸如，手套、露指手套（mitt）、鞋類、頭盔等）中。關于用于服飾的力或壓力傳感器，其可以例如是壓阻式、壓電式、或電容式。電容式力/壓力傳感器通常僅涉及簡單地可得的材料。

在電容式傳感器中，測量電極的電容。能夠相對于環境或相對于另一電極（諸如，接地電極）來測量電容。總體上存在兩種工作原理：(1)靠近電極（例如，在兩個電極之間）的介電材料改變，這改變了電容；和/或(2)在兩個電極之間的距離改變，這改變了在這些電極之間的電容。對于本領域技術人員而言，這些原理是已知的。

例如，專利申請DE102009055121公開了具有多個導體和在其之間的彈性非導電層的力傳感器。通過施加力，彈性非導電層變形，這導致在導體（即，電極）之間的電容的改變。

在這樣的傳感器中，存在若干相關的問題。例如，電極的面積應當適度地大，以便精確地測量力。此外，電極的電容的測量應當不影響另一電極的電容的測量結果。另外，將有益的是，多個電容能夠并行測量，即，同時或者大致同時測量。例如，當監測跳高運動員的表現時，應當能夠以適度高的采樣率測量作為時間的函數的腳下的壓力分布。此外，空間分辨率應當適度地高，由此，電極的數目也應當適度地高。更進一步地，傳感器應當穿戴起來舒適，且機械可靠。

發明內容

公開了在前述方面之間具有良好平衡的力傳感器和/或壓力傳感器。力傳感器和/或壓力傳感器包括可拉伸且彈性的一層或多層。該傳感器還包括附接至該層或這些層中的一者的可拉伸電極。可拉伸性改善了力傳感器的舒適度。然而，已經認識到的是，電極的線路（wiring）造成問題。在可拉伸層上，因為可用于這樣的目的的可拉伸材料，所以可拉伸線路將必須適度寬。這造成了問題，因為寬的線路降低電極的尺寸，由此僅能夠測量局部壓力，而不是總力。為了解決該問題，在柔性箔上布置用于電極的線路。與電極形成對比，在箔上的線路不需要是可拉伸的。因此線路能夠被制成顯著更窄，且相應地，電極更大。更具體地，在權利要求1中公開了本發明。

另外，當線路被布置成主要在電極之間的區域中延伸時，一個電容的測量不妨礙另一電容的測量。在從屬權利要求中公開了該實施例和其他實施例。

附圖說明

圖1a以側視圖示出力和/或壓力傳感器的實施例，

圖1b以底視圖示出圖1a的力和/或壓力傳感器的截面1b-1b，

圖1c以頂視圖示出圖1a的力和/或壓力傳感器的截面1c-1c，