[發(fā)明專利]柔性微位移傳感器和柔性微位移傳感裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110319968.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN113028967B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃景誠(chéng);陳國(guó)寧;陳澤欽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州碳思科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B7/02
• 分類號(hào): G01B7/02
• 代理公司: 廣州駿思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44425
• 代理人: 張金龍

本發(fā)明涉及一種柔性微位移傳感器和柔性微位移傳感裝置，柔性微位移傳感器包括多個(gè)柔性導(dǎo)電體，多個(gè)所述柔性導(dǎo)電體垂直疊加設(shè)置，且不同所述柔性導(dǎo)電體之間具有間隙，所述間隙內(nèi)具有填充介質(zhì)；針對(duì)在垂直方向上相鄰的兩個(gè)所述柔性導(dǎo)電體，該兩個(gè)所述柔性導(dǎo)電體之間的距離減小時(shí)，該兩個(gè)所述柔性導(dǎo)電體之間的電阻呈指數(shù)型衰減。本發(fā)明的柔性微位移傳感器，當(dāng)因外界作用而產(chǎn)生形變，引起內(nèi)部柔性導(dǎo)電體之間的距離發(fā)生改變時(shí)，相鄰兩個(gè)柔性導(dǎo)電體之間的電阻隨距離的變小呈指數(shù)型衰減，大大提高了微位移傳感器的靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種柔性微位移傳感器和柔性微位移傳感裝置。

背景技術(shù)

目前，商用位移傳感器的原理都是通過應(yīng)力和壓力作用在敏感材料上，并通過敏感材料發(fā)生的微形變從而引起電學(xué)信號(hào)的變化。

傳統(tǒng)的位移傳感器主要是以應(yīng)變片為主，應(yīng)變片基本結(jié)構(gòu)包括一個(gè)柔性基底，以及分布在基底上的金屬銅線路。當(dāng)應(yīng)變片貼在檢測(cè)樣品上，并且樣品沿著應(yīng)變片平行發(fā)生拉伸時(shí)，金屬銅線路發(fā)生微弱形變，從而引起金屬銅線路的電阻變化。由于金屬銅的線路導(dǎo)電性非常好，大部分都是百歐姆級(jí)別，靈敏度系數(shù)2.0±1％，微米級(jí)別形變引起的電阻變化可能只有百分之一的量級(jí)變化，使得提高了對(duì)檢測(cè)設(shè)備的精度要求。此外，應(yīng)變片是用于檢測(cè)平行其襯底方向的位移，因此需要將其貼在一個(gè)測(cè)試樣品上，而無法單獨(dú)使用，并且無法有效檢測(cè)垂直于襯底方向的位移信號(hào)。

基于此，以應(yīng)變片為代表的微位移傳感器存在著信號(hào)微弱，檢測(cè)方向單一的問題。

因此，發(fā)明一種穩(wěn)定性高、高靈敏度，并且可以檢測(cè)垂直方向位移信號(hào)的微位移傳感器是工業(yè)技術(shù)發(fā)展的迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種柔性微位移傳感器和柔性微位移傳感裝置，當(dāng)因外界作用而產(chǎn)生形變，引起內(nèi)部柔性導(dǎo)電體之間的距離發(fā)生改變時(shí)，相鄰兩個(gè)柔性導(dǎo)電體之間的電阻隨距離的變小呈指數(shù)型衰減，大大提高了微位移傳感器的靈敏度。

第一方面，本發(fā)明提供了一種柔性微位移傳感器，包括：

多個(gè)柔性導(dǎo)電體，多個(gè)所述柔性導(dǎo)電體垂直疊加設(shè)置，且不同所述柔性導(dǎo)電體之間具有間隙，所述間隙內(nèi)具有填充介質(zhì)；

針對(duì)在垂直方向上相鄰的兩個(gè)所述柔性導(dǎo)電體，該兩個(gè)所述柔性導(dǎo)電體之間的距離減小時(shí)，該兩個(gè)所述柔性導(dǎo)電體之間的電阻呈指數(shù)型衰減。

進(jìn)一步，所述柔性導(dǎo)電體包括導(dǎo)電薄膜，多個(gè)所述導(dǎo)電薄膜等距離垂直疊加設(shè)置。

進(jìn)一步，所述柔性導(dǎo)電體包括導(dǎo)電纖維，多個(gè)所述導(dǎo)電纖維交錯(cuò)疊加設(shè)置。

進(jìn)一步，所述柔性導(dǎo)電體包括導(dǎo)電薄膜和導(dǎo)電纖維，所述導(dǎo)電薄膜與所述導(dǎo)電纖維交錯(cuò)疊加設(shè)置。

進(jìn)一步，所述填充介質(zhì)為空氣。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)電薄膜為以下任意一種：金屬薄膜、金屬納米線薄膜、半導(dǎo)體薄膜。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)電纖維為以下任意一種：碳纖維絲、金屬線、導(dǎo)電聚合物纖維。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種柔性微位移傳感裝置，包括柔性基底和如本發(fā)明第一方面所述的柔性微位移傳感器，所述柔性微位移傳感器設(shè)置于所述柔性基底上。

進(jìn)一步，包括多個(gè)相互串聯(lián)或并聯(lián)的所述柔性微位移傳感器。

進(jìn)一步，針對(duì)相互串聯(lián)的兩個(gè)所述柔性微位移傳感器，該兩個(gè)所述柔性微位移傳感器具有共同的所述柔性導(dǎo)電體，并通過該共同的所述柔性導(dǎo)電體串聯(lián)，該共同的所述柔性導(dǎo)電體位于相互串聯(lián)的兩個(gè)所述柔性微位移傳感器的頂部或底部。