[發(fā)明專利]一種可主動驅(qū)動變形的薄膜式柔性壓力傳感器

在審

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• 申請日: 2022-06-23
• 公開（公告）號: CN115112275A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇業(yè)旺;李爽;藍昱群
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L1/20
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種可主動驅(qū)動變形的薄膜式柔性壓力傳感器，其特征在于，包括至少1個壓力傳感器單元，所述壓力傳感器單元包括應(yīng)變檢測層、主動驅(qū)動層和支撐層，所述應(yīng)變檢測層與所述主動驅(qū)動層貼合，平置于支撐層之上。

2.所述主動驅(qū)動層用于提供驅(qū)動力，當(dāng)驅(qū)動力增加到一定大小，由所述應(yīng)變檢測層與所述主動驅(qū)動層組成的復(fù)合層薄膜發(fā)生變形模式的轉(zhuǎn)變，局部區(qū)域脫離其支撐層表面；所述應(yīng)變檢測層可以檢測薄膜變形，得到薄膜變形隨所述驅(qū)動力的變化趨勢，根據(jù)變形模式轉(zhuǎn)變臨界點對應(yīng)的驅(qū)動力大小可以得到待測壓強值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可主動驅(qū)動變形的薄膜式柔性壓力傳感器，其特征在于，所述主動驅(qū)動層包含至少一個線圈，所述壓力傳感器還包括輔助驅(qū)動層，所述輔助驅(qū)動層包括至少一個線圈，所述支撐層為所述輔助驅(qū)動層的其中一部分，控制所述主動驅(qū)動層內(nèi)的線圈與所述輔助驅(qū)動層內(nèi)的線圈通有反向電流，可以產(chǎn)生讓二者互斥的電磁驅(qū)動力；隨著驅(qū)動力的增加，所述主動驅(qū)動層帶動薄膜發(fā)生變形模式的轉(zhuǎn)變，局部區(qū)域脫離其支撐層表面；所述應(yīng)變檢測層用于檢測薄膜變形，以得到薄膜變形隨所述驅(qū)動力的變化趨勢，進而判斷待測壓強。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可主動驅(qū)動變形的薄膜式柔性壓力傳感器，其特征在于，所述的線圈對導(dǎo)電薄膜材料進行圖案化形成得到平面線圈。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可主動驅(qū)動變形的薄膜式柔性壓力傳感器，其特征在于，所述應(yīng)變檢測層包括應(yīng)變柵構(gòu)成的全橋電路、電橋供電端口以及電橋測量端口。所述全橋電路的電阻為四個電阻式應(yīng)變柵。其中兩個所述電阻式應(yīng)變柵根據(jù)力學(xué)變形對稱性放置，保證二者電阻值始終一致，另外兩個所述電阻式應(yīng)變柵分別非對稱放置在復(fù)合層薄膜平面視圖下的不同位置。

6.當(dāng)復(fù)合層薄膜的變形模式發(fā)生轉(zhuǎn)變時，另外兩個所述非對稱放置的電阻式應(yīng)變柵所在位置應(yīng)變之差也發(fā)生改變，引發(fā)二者電阻差值變化。

7.當(dāng)所述應(yīng)變檢測層工作時，由所述電橋供電端口提供電橋工作電壓，在所述電橋測量端口測得由所述電阻式應(yīng)變柵阻值差引起的電壓。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可主動驅(qū)動變形的薄膜式柔性壓力傳感器，其特征在于，將導(dǎo)電薄膜材料進行圖案化以形成所述全橋電路中的四個所述電阻式應(yīng)變柵，四個所述電阻式應(yīng)變柵存在電氣連接，所述全橋電路、所述電橋供電端口以及所述電橋測量端口之間存在電氣連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可主動驅(qū)動變形的薄膜式柔性壓力傳感器，其特征在于，所述應(yīng)變感應(yīng)層位置在復(fù)合層薄膜厚度方向上最外側(cè)或最內(nèi)側(cè)絕緣層的里側(cè)1層。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可主動驅(qū)動變形的薄膜式柔性壓力傳感器，其特征在于，所述絕緣層為彈性模量較低且不易發(fā)生塑性變形的絕緣材料。

11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可主動驅(qū)動變形的薄膜式柔性壓力傳感器，其特征在于，所述電橋供電端口所用材料為電導(dǎo)率與所述全橋電路材料電導(dǎo)率相同量級或更高量級的導(dǎo)電薄膜材料。

12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可主動驅(qū)動變形的薄膜式柔性壓力傳感器，其特征在于，所述電橋測量端口所用材料為電導(dǎo)率與全橋電路材料電導(dǎo)率相同量級或更高量級的導(dǎo)電薄膜材料。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可主動驅(qū)動變形的薄膜式柔性壓力傳感器，其特征在于，所述主動驅(qū)動層和所述輔助驅(qū)動層還各包括2個線圈端口。