[發明專利]一種柔性橋式開關傳感器

有效

• 申請號: 202111489652.2
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114323367B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 黃漢雄;蘇逢春
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

一種柔性橋式開關傳感器，包括柔性傳感元件、電極、柔性限位片和柔性保護膜，柔性傳感元件由下、上傳感基片構成，電極包括單面、雙面導電電極，柔性限位片包括下、上限位片，柔性保護膜包括下、上保護膜。單面導電電極的下表面(導電)和上表面(不導電)分別與下傳感基片的上表面邊緣和上傳感基片的下表面邊緣貼緊，雙面導電電極的下表面和上表面分別與下傳感基片的上表面和上傳感基片的下表面邊緣貼緊，下、上傳感基片分別嵌入下、上限位片的限位孔中。本發明克服了壓阻式壓力傳感器在較高頻率壓力監測方面的不足，表現出一定程度的彎曲不敏感性，實現了在不同壓力下傳感器都有較高的靈敏度和壓力分辨率，屬于柔性傳感技術領域。

技術領域

本發明涉及柔性傳感技術，具體涉及一種柔性橋式開關傳感器。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，柔性壓力傳感器在可穿戴設備、電子皮膚等方面有著廣泛的應用。壓力傳感器實現了壓力到電信號(如電阻、電容或電感)的有效轉換，其傳感機制一般包括壓阻效應、電容效應、摩擦電效應等。在現有的柔性壓力傳感器中，壓阻式壓力傳感器由于其出色的可靠性和較易讀取的電阻變化信號，受到越來越多研究者的關注。

柔性壓力傳感器對頻率力信號的監測能力受傳感器響應時間的影響很大?，F有的壓力傳感器通常用于響應靜態壓力或低頻動態壓力，但對較高頻率動態壓力的監測能力往往受限。壓電和摩擦電傳感裝置也可以產生電壓信號來對頻率壓力進行監測，但它們不能用來監測靜態或緩慢變化的壓力。此外，如果期望柔性壓力傳感器適用性廣，還應考慮傳感器的其他性能，例如，由于傳感材料變形引起的傳感器性能變化，傳統柔性傳感器難以準確測量被測物動態變形下的正向壓力；再者，由于傳感范圍狹窄，傳統傳感器無法分辨相對高壓狀態下力的細微變化等。因此，提高柔性壓力傳感器對頻率力的監測能力，有選擇性地只感知壓力，而對彎曲的影響并不敏感，實現不同預壓力下信號的精確監測，成為新型柔性傳感器追求的目標。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種減少彎曲應變對傳感性能的影響且對較寬頻率范圍的動態壓力有良好監測的柔性橋式開關傳感器。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案。

一種柔性橋式開關傳感器，包括柔性傳感元件、電極、柔性限位片和柔性保護膜。柔性傳感元件由下傳感基片和上傳感基片構成，電極包括單面導電電極和雙面導電電極。柔性限位片包括下限位片和上限位片，柔性保護膜包括下保護膜和上保護膜。單面導電電極的下表面導電而上表面不導電，下表面和上表面分別與下傳感基片的上表面邊緣和上傳感基片的下表面邊緣貼緊，雙面導電電極的下表面和上表面分別與下傳感基片的上表面和上傳感基片的下表面邊緣貼緊。將貼緊電極的下傳感基片和上傳感基片分別嵌入下限位片和上限位片的限位孔中，然后下限位片和上限位片面對面疊放在一起；最后，將下保護膜貼緊在下傳感基片和下限位片上，上保護膜貼緊在上傳感基片和上限位片上。

作為一種優選，上傳感基片的下表面和下傳感基片的上表面有微結構或為平面，微結構特征的形狀呈倒金字塔形、圓臺形、波浪形、棱形或正金字塔形。

作為一種優選，上、下傳感基片為表面導電的柔性高分子基片，其導電性是經過離子濺射后得到。離子濺射所用金屬靶為Au靶或Pt靶，噴金厚度為

作為一種優選，柔性高分子基片采用注射壓縮成型、模壓成型、輥壓成型、旋涂固化或紫外光固化工藝制備而成，柔性高分子材料為熱塑性彈性體、硅橡膠或UV樹脂，優選地，柔性高分子材料為聚氨酯彈性體(TPU)、聚乙烯辛烯共彈性體(POE)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚氨酷丙烯酸酯(PUA)。

作為一種優選，電極的厚度為0.05～0.2mm，材料為銅箔、鋁箔或導電膠。

作為一種優選，柔性限位片的材料為熱塑性彈性體、硅橡膠或光敏樹脂，優選地，柔性高分子材料為聚氨酯彈性體(TPU)、聚乙烯辛烯共彈性體(POE)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚氨酷丙烯酸酯(PUA)。