[發明專利]一種柔性仿海豹胡須水下流場傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202111362417.9
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114061630B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 蔣永剛;劉公超;胡心寧;張德遠
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01D5/16
• 分類號: G01D5/16;G01M10/00;G01P5/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉芳;趙興華

本發明公開了一種柔性仿海豹胡須水下流場傳感器及其制備方法。所述傳感器包括：仿生胡須柱體、柔性柱體、柔性基底和壓阻單元；柔性基底上設置柔性柱體；柔性柱體上設置仿生胡須柱體；仿生胡須柱體具有波浪狀的仿斑海豹胡須外形；柔性柱體的側表面上布設壓阻單元；壓阻單元通過所述柔性基底引線；壓阻單元用于將柔性柱體上產生的應變轉換為電信號，以探測水下流場。本發明能降低水下流場探測的噪聲。

技術領域

本發明涉及流場檢測領域，特別是涉及一種柔性仿海豹胡須水下流場傳感器及其制備方法。

背景技術

小型化、輕型化、柔性化的流場傳感器對水下無人潛航器具有重大意義，可以協助航行器實現高隱蔽、低噪音的環境探測，實現自主巡航與避障，甚至追蹤魚類等水下物體，具有廣闊的應用前景。受到海洋生物的啟發，目前在這一領域的研究集中于各式柱狀的流場傳感器。但是，由于卡門渦街效應，當柱桿暴露在水流中時，柱桿下游會產生周期性的渦街，這種渦街會使柱桿發生強烈的振動，因而表現為傳感器的強烈噪聲。

發明內容

基于此，本發明實施例提供一種柔性仿海豹胡須水下流場傳感器及其制備方法，以降低水下流場探測的噪聲。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種柔性仿海豹胡須水下流場傳感器，包括：仿生胡須柱體、柔性柱體、柔性基底和壓阻單元；

所述柔性基底上設置所述柔性柱體；所述柔性柱體上設置所述仿生胡須柱體；所述仿生胡須柱體具有波浪狀的仿斑海豹胡須外形；所述柔性柱體的側表面上布設所述壓阻單元；所述壓阻單元通過所述柔性基底引線；所述壓阻單元用于將所述柔性柱體上產生的應變轉換為電信號，以探測水下流場。

可選的，所述仿生胡須柱體的截面呈橢圓形，所述仿生胡須柱體的截面尺寸沿著須軸方向周期性變化。

可選的，所述壓阻單元為碳納米管與銀納米顆粒混合物；

所述柔性柱體的側表面上開設多個微流單元；各所述微流單元中均放置所述碳納米管與銀納米顆粒混合物；所述柔性基底上開設多個通孔；

所述微流單元包括兩個沿所述柔性柱體軸向開設的微流道；兩個所述微流道靠近所述仿生胡須柱體的兩端連通；兩個所述微流道靠近所述柔性基底的兩端分別通過一個所述通孔引線，以使得每一個所述微流道連接一個電連接端。

可選的，所述柔性柱體與所述柔性基底的材質均為聚二甲基硅氧烷。

可選的，所述微流道內設置有單向尖狀微紋理。

可選的，所述壓阻單元利用液體定向連續運輸原理覆蓋在所述微流道表面。

可選的，所述微流單元中兩個所述微流道靠近所述柔性基底的兩端之間的距離大于或等于兩個所述微流道靠近所述仿生胡須柱體的兩端之間的距離。

可選的，所述柔性柱體的側表面上沿周向均勻開設四個微流單元；所述柔性基底上的所述通孔的數量為八個。

本發明還提供了一種柔性仿海豹胡須水下流場傳感器的制備方法，包括：

利用光固化打印技術打印仿生胡須柱體；所述仿生胡須柱體具有波浪狀的仿斑海豹胡須外形；

利用光固化打印技術打印模具；所述模具用于制備柔性柱體和柔性基底；

將所述模具固定在所述仿生胡須柱體的底部，在所述模具上澆筑聚二甲基硅氧烷，并利用翻模技術形成所述柔性柱體與所述柔性基底；所述柔性柱體的側表面上具有多個微流單元；所述微流單元包括兩個沿所述柔性柱體軸向開設的微流道；兩個所述微流道靠近所述仿生胡須柱體的兩端連通；

利用等離子體處理技術對所述柔性柱體與所述柔性基底進行處理，形成親水表面；