[發明專利]一種柔性傳感器組件

有效

• 申請號: 202110064238.0
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112816112B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 侯振德;常航;屈川;阮宏波
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G01L1/22;G01L9/04
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 涂琪順

本發明涉及一種柔性傳感器組件，包括：柔性彈性體和電阻應變片；所述電阻應變片嵌入在所述柔性彈性體中；所述柔性彈性體由液態超彈性材料固化而成。所述柔性彈性體與所述電阻應變片形成整體。本發明測量精確度高，穩定便于使用。應變片固結在超彈性柔性材料內部特定的位置，可以拓展電阻應變片的應用范圍，形成測量功能各異的專用力學量傳感器，提高測量的靈敏度，測量結果精確且線性程度好，傳感器組件穩定且便于測量。

技術領域

本發明涉及柔性傳感器技術領域，特別是涉及一種柔性傳感器組件。

背景技術

隨著技術的發展，力學量柔性傳感器的應用越來越廣泛，從人體狀態測量，到智能機器人的信息傳感需求。近年來多種柔性力學量傳感器被研制出來，常見的有電容式，體電阻式和電感式，基本原理是當傳感器受到被測力學量作用時，其內部結構的電容、體電阻或電感發生相應的變化。這些電學量的變化作為傳感器的輸出，與輸入的力學相對應。但是這些傳感器也有相應的缺點。電容式，電感式傳感器都呈非線性的性質，即輸出與輸入之間為非線性關系，體電阻式一般為線性關系，但重復性相對較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種柔性傳感器組件，可以測量多種力學量，且能夠提高力學量測量的靈敏度，測量結果精確且線性程度好，傳感器組件穩定且便于測量。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種柔性傳感器組件，包括：

柔性彈性體和電阻應變片；所述電阻應變片嵌入在所述柔性彈性體中；所述柔性彈性體由液態超彈性材料固化而成。

優選地，所述柔性彈性體為兩端部寬于中部的片狀柔性彈性體，所述電阻應變片設置于所述柔性彈性體的中部。

優選地，所述電阻應變片嵌入在所述柔性彈性體二分之一厚度的位置處。

優選地，所述電阻應變片嵌入在偏離所述柔性彈性體二分之一厚度的位置處。

優選地，所述柔性彈性體包括由下向上平鋪排列的第一彈性體層和第二柔性層，所述第一彈性體層的剛度大于所述第二柔性層的剛度；所述電阻應變片為兩組四片全橋應變片組，包括四個所述垂直柵片和四個所述平行柵片，每兩個所述垂直柵片串聯形成一個橋臂，每兩個所述平行柵片串聯形成另一個橋臂，總計四個橋臂，四個所述橋臂形成一個全橋電路；所述垂直柵片重疊放置在所述第一彈性體層和第二柔性層之間的界面之間；所述平行柵片對稱放置在所述第二柔性層中。

優選地，所述柔性彈性體包括由下向上平鋪排列的第一彈性層和第二柔性體層，所述第一彈性層的剛度大于所述第二柔性體層的剛度；所述電阻應變片為圓形一體式應變片，包括內環電阻片和外環電阻片，所述外環電阻片由兩個半圓徑向柵片構成，所述內環電阻片由兩個半圓環向柵片構成；所述半圓徑向柵片和所述半圓環向柵片形成一個全橋電路，所述環形柵片位于所述第一彈性層和所述第二柔性體層之間的界面之間的中央位置處，所述徑向柵片位于所述第二柔性體層中。

優選地，還包括：柔性框；

所述柔性框為中空圓筒結構；所述柔性彈性體為圓形的柔性膜；所述柔性膜覆蓋在所述柔性框的底面開口處，所述柔性框與所述柔性膜通過柔性膠固化連接。

優選地，還包括：

應變片引出線，所述應變片引出線與所述電阻應變片連接，所述電阻應變片布置在膜內側且平行于膜的位置處。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：

本發明中所述柔性彈性體由液態超彈性材料固化而成，所述電阻應變片浸沒在所述液態超彈性材中，所述柔性彈性體與所述電阻應變片形成整體。本發明測量精確度高，穩定便于使用。應變片固結在超彈性柔性材料內部特定的位置，可以拓展電阻應變片的應用范圍，形成測量功能各異的專用力學量傳感器，提高測量的靈敏度，測量結果精確且線性程度好，傳感器組件穩定且便于測量。