一種柔性拉伸應(yīng)變型傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型適用于傳感器領(lǐng)域，提供了一種柔性拉伸應(yīng)變型傳感器。所述柔性拉伸應(yīng)變型傳感器，包括敏感單元和金屬電極，所述敏感單元具有啞鈴型結(jié)構(gòu)，包括拉伸部和分別與所述拉伸部?jī)啥讼噙B的一組端部，所述金屬電極與所述端部卡扣連接。
【專利說(shuō)明】
一種柔性拉伸應(yīng)變型傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型屬于傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種柔性拉伸應(yīng)變型傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)變型傳感器是一種能將機(jī)械形變信息轉(zhuǎn)換成電阻或電容等電信號(hào)輸出的一種裝置。自1885年英國(guó)物理學(xué)家開爾文發(fā)現(xiàn)金屬在承受壓力(拉力或扭力)后產(chǎn)生應(yīng)變電阻效應(yīng)以來(lái)，金屬、金屬合金及具有壓阻效應(yīng)的半導(dǎo)體材料成為應(yīng)變型傳感器敏感單元的主要敏感材料。隨著科技的快速發(fā)展，生物力學(xué)檢測(cè)、康復(fù)醫(yī)療、智能機(jī)器人、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域復(fù)雜結(jié)構(gòu)的力學(xué)測(cè)量，不但要求傳感器要具備良好的應(yīng)力-電阻特性，而且要有優(yōu)秀的柔韌性能。由于金屬、金屬合金及半導(dǎo)體材料本身彈性模量的限制，金屬式或半導(dǎo)體式電阻應(yīng)變傳感器存在以下缺點(diǎn):柔性差、力學(xué)量變化幅度較小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。所以傳統(tǒng)型的金屬式或半導(dǎo)體式電阻應(yīng)變傳感器在這些領(lǐng)域的應(yīng)用就受到了限制，不能滿足當(dāng)前科技發(fā)展的要求。因此，急需開發(fā)一種新的柔韌性優(yōu)良、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便的柔性應(yīng)變型傳感器以滿足當(dāng)前技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展的迫切要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種柔性拉伸應(yīng)變型傳感器，旨在解決傳統(tǒng)的金屬型、金屬合金型或半導(dǎo)體型應(yīng)變傳感器柔性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種柔性拉伸應(yīng)變型傳感器，包括敏感單元和金屬電極，所述敏感單元具有啞鈴型結(jié)構(gòu)，包括拉伸部和分別與所述拉伸部?jī)啥讼噙B的一組端部，所述金屬電極與所述端部卡扣連接。
[0005]進(jìn)一步的，所述端部呈空心圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述金屬電極為紐扣狀電極，包括上扣和下扣，所述上扣為與所述端部對(duì)應(yīng)設(shè)置的空心圓環(huán)狀結(jié)構(gòu);所述下扣包括與所述端部對(duì)應(yīng)的空心圓環(huán)底板和從所述空心圓環(huán)底板的內(nèi)圓延伸出來(lái)的金屬片，所述上扣和所述下扣分別置于所述端部上下表面，所述金屬片穿過(guò)所述端部、所述上扣的空心圓孔，向外疊壓卡扣在所述上扣表面。
[0006]進(jìn)一步的，所述端部呈空心圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述金屬電極為紐扣狀電極，包括上扣和下扣，所述上扣為與所述端部對(duì)應(yīng)設(shè)置的空心圓筒狀結(jié)構(gòu)，所述空心圓筒狀結(jié)構(gòu)的筒底覆蓋在所述端部上表面，所述空心圓筒狀結(jié)構(gòu)的筒壁包覆所述端部的周側(cè)，且所述筒壁在所述端部與所述拉伸部相連處設(shè)置有開口；所述下扣包括與所述端部對(duì)應(yīng)的空心圓環(huán)底板和從所述空心圓環(huán)底板的內(nèi)圓延伸出來(lái)的金屬片，所述上扣和所述下扣分別置于所述端部上下表面，所述金屬片穿過(guò)所述端部、所述上扣的空心圓孔，向外疊壓卡扣在所述上扣的筒底表面。
[0007]進(jìn)一步的，所述金屬片的個(gè)數(shù)?2。
[0008]進(jìn)一步的，所述下扣包括3個(gè)或4個(gè)在所述空心圓環(huán)底板的內(nèi)圓上均勻分布、且大小對(duì)等的金屬片。
[0009]進(jìn)一步的，所述拉伸部為圓柱體或長(zhǎng)方體，且所述拉伸部的長(zhǎng)徑比大于I。
[0010]進(jìn)一步的，所述敏感單元由導(dǎo)電橡膠制成。
[0011]本實(shí)用新型提供的拉伸應(yīng)變傳感器具有良好的柔性和彈性，能夠緊貼物體表面設(shè)置，能夠產(chǎn)生較高的機(jī)械拉伸形變量，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低，容易安裝。本實(shí)用新型提供的拉伸應(yīng)變傳感器，在拉伸力作用下能夠產(chǎn)生電阻和電容的變化，通過(guò)檢測(cè)傳感器電阻值或者電容值，或者將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓、電流信號(hào)，可以作為力學(xué)傳感器，在生物力學(xué)、康復(fù)醫(yī)療、智能穿戴以及人工智能等領(lǐng)域進(jìn)行力的測(cè)量。
[0012]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型提供的拉伸應(yīng)變傳感器，啞鈴形狀的敏感單元，以及所述端部空心圓環(huán)結(jié)構(gòu)、金屬電極紐扣狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得所述金屬電極與所述敏感單元實(shí)現(xiàn)牢固連接，且兩者之間具有良好的接觸、不會(huì)出現(xiàn)拉脫的情況。更進(jìn)一步地，所述下扣通過(guò)從所述空心圓環(huán)底板的內(nèi)圓延伸出來(lái)的金屬片，穿過(guò)所述端部、所述上扣的空心圓孔，向外疊壓在所述上扣的筒底上，使所述上下扣之間扣緊連接。而所述金屬電極上下扣中部的通孔結(jié)構(gòu)，還可以為整個(gè)傳感器件與外部測(cè)量和動(dòng)力結(jié)構(gòu)的連接、安裝提供螺母固定通道。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的柔性拉伸應(yīng)變型傳感器的整體結(jié)構(gòu)正面圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的柔性拉伸應(yīng)變型傳感器的整體結(jié)構(gòu)縱切面圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的敏感單元的正面結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的敏感單元的縱切面結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的上扣的結(jié)構(gòu)正面圖；
[0018]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例1、2提供的下扣的結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的柔性拉伸應(yīng)變型傳感器的整體結(jié)構(gòu)正面圖；
[0020]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的柔性拉伸應(yīng)變型傳感器的整體結(jié)構(gòu)縱切面圖；[0021 ]圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的敏感單元的正面結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的敏感單元的縱切面結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的上扣的結(jié)構(gòu)正面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0025]結(jié)合圖1-11，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種柔性拉伸應(yīng)變型傳感器10，包括敏感單元11和金屬電極12，所述敏感單元11具有啞鈴型結(jié)構(gòu)，包括拉伸部111和分別與所述拉伸部111兩端相連的一組端部112，所述金屬電極12與所述端部112卡扣連接。
[0026]具體的，所述敏感單元11由導(dǎo)電橡膠制成，可產(chǎn)生拉伸形變。所述敏感單元11的拉伸部111是敏感單元11的拉力-電阻敏感區(qū)。本實(shí)用新型實(shí)施例所述啞鈴型結(jié)構(gòu)的敏感單元U，是指所述敏感單元11具有兩頭粗、中間細(xì)的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述拉伸部111為圓柱形、長(zhǎng)方體形中的一種，且所述拉伸部111的長(zhǎng)徑比大于I。本實(shí)用新型中，所述長(zhǎng)徑比包括圓柱形的長(zhǎng)度與截面直徑的比例、長(zhǎng)方體形的長(zhǎng)度與其截面對(duì)角線的比例。
[0027]所述敏感單元11的端部112的形狀沒(méi)有明確的限定，為了與本實(shí)用新型實(shí)施例優(yōu)選金屬電極的形狀匹配，所述端部112優(yōu)選為空心圓環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0028]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述金屬電極12的材質(zhì)不受限制，包括不銹鋼、鋁、銅、鎳等。優(yōu)選的，所述金屬電極12為紐扣狀電極，包括上扣121和下扣122，所述上扣121和所述下扣122分別設(shè)置在所述端部112上下表面，且所述下扣122與所述上扣121卡扣固定。
[0029]優(yōu)選的，所述上扣121為與所述端部112對(duì)應(yīng)設(shè)置的空心圓環(huán)狀結(jié)構(gòu);所述下扣122包括與所述端部112對(duì)應(yīng)的空心圓環(huán)底板和從所述空心圓環(huán)底板的內(nèi)圓延伸出來(lái)的金屬片1121，所述上扣121和所述下扣122分別置于所述端部112上下表面，所述金屬片1121穿過(guò)所述端部112、所述上扣121的空心圓孔，向外疊壓卡扣在所述上扣121表面。
[0030]更優(yōu)選的，所述上扣121為與所述端部112對(duì)應(yīng)設(shè)置的空心圓筒狀結(jié)構(gòu)，所述空心圓筒狀結(jié)構(gòu)的筒底覆蓋在所述端部112上表面，所述空心圓筒狀結(jié)構(gòu)的筒壁包覆所述端部112的周側(cè)，且所述筒壁在所述端部112與所述拉伸部111相連處設(shè)置有開口；所述下扣122包括與所述端部112對(duì)應(yīng)的空心圓環(huán)底板和從所述空心圓環(huán)底板的內(nèi)圓延伸出來(lái)的金屬片1221，所述上扣121和所述下扣122分別置于所述端部112上下表面，所述金屬片1221穿過(guò)所述端部112、所述上扣121的空心圓孔，向外疊壓卡扣在所述上扣121的筒底表面。本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述筒壁的開口設(shè)置，便于所述金屬電極12在所述敏感單元11端部121的整體安裝。
[0031]應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述上扣121、所述下扣122的中心圓孔與所述端部112的中心圓孔對(duì)應(yīng)，且上扣121、所述下扣122的中心圓孔的直徑等于或略小于所述端部112的中心圓孔直徑。
[0032]進(jìn)一步的，所述金屬片1221的個(gè)數(shù)優(yōu)選22。具體優(yōu)選的，所述下扣122包括3個(gè)或4個(gè)在所述空心圓環(huán)底板的內(nèi)圓上均勻分布、且大小對(duì)等的金屬片1221。所述金屬片1221的形成，可以通過(guò)將所述下扣122的中部圓筒處的金屬等分形成。
[0033]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的拉伸應(yīng)變傳感器具有良好的柔性和彈性，能夠緊貼物體表面設(shè)置，能夠產(chǎn)生較高的機(jī)械拉伸形變量，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低，容易安裝。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的拉伸應(yīng)變傳感器，在拉伸力作用下能夠產(chǎn)生電阻和電容的變化，通過(guò)檢測(cè)傳感器電阻值或者電容值，或者將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓、電流信號(hào)，可以作為力學(xué)傳感器，在生物力學(xué)、康復(fù)醫(yī)療、智能穿戴以及人工智能等領(lǐng)域進(jìn)行力的測(cè)量。
[0034]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的拉伸應(yīng)變傳感器，啞鈴形狀的敏感單元，以及所述端部空心圓環(huán)結(jié)構(gòu)、金屬電極紐扣狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得所述金屬電極與所述敏感單元實(shí)現(xiàn)牢固連接，且兩者之間具有良好的接觸、不會(huì)出現(xiàn)拉脫的情況。更進(jìn)一步地，所述下扣通過(guò)從所述空心圓環(huán)底板的內(nèi)圓延伸出來(lái)的金屬片，穿過(guò)所述端部、所述上扣的空心圓孔，向外疊壓在所述上扣的筒底上，使所述上下扣之間扣緊連接。而所述金屬電極上下扣中部的通孔結(jié)構(gòu)，還可以為整個(gè)傳感器件與外部測(cè)量和動(dòng)力結(jié)構(gòu)的連接、安裝提供螺母固定通道。
[0035]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0036]實(shí)施例1
[0037]—種柔性拉伸應(yīng)變型傳感器10，如圖1-6所示，包括敏感單元11和金屬電極12，所述敏感單元11具有啞鈴型結(jié)構(gòu)，包括拉伸部111和分別與所述拉伸部111兩端相連的一組端部112，所述拉伸部111為圓柱體，所述端部112為空心圓環(huán)結(jié)構(gòu);所述金屬電極12為紐扣狀電極，包括上扣121和下扣122，所述上扣121為與所述端部112對(duì)應(yīng)設(shè)置的空心圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)；所述下扣122包括與所述端部112對(duì)應(yīng)的空心圓環(huán)底板和從所述空心圓環(huán)底板的內(nèi)圓延伸出來(lái)的金屬片1121，所述上扣121和所述下扣122分別置于所述端部112上下表面，所述金屬片1121穿過(guò)所述端部112、所述上扣121的空心圓孔，向外疊壓卡扣在所述上扣121表面。本實(shí)用新型實(shí)施例1中，圖1為柔性拉伸應(yīng)變型傳感器10的整體結(jié)構(gòu)正面圖，圖2為柔性拉伸應(yīng)變型傳感器10的整體結(jié)構(gòu)縱切面圖，圖3為所述拉敏單元11的正面結(jié)構(gòu)圖；圖4為所述拉敏單元11的縱切面結(jié)構(gòu)圖；圖5為所述上扣121的結(jié)構(gòu)正面圖；圖6為所述下扣122的結(jié)構(gòu)圖。
[0038]實(shí)施例2
[0039]—種柔性拉伸應(yīng)變型傳感器10，如圖6-11所示，包括敏感單元11和金屬電極12，所述敏感單元11具有啞鈴型結(jié)構(gòu)，包括拉伸部111和分別與所述拉伸部111兩端相連的一組端部112，所述拉伸部111為長(zhǎng)方體，所述端部112為空心圓環(huán)結(jié)構(gòu);所述金屬電極12為紐扣狀電極，包括上扣121和下扣122，所述上扣121為與所述端部112對(duì)應(yīng)設(shè)置的空心圓筒狀結(jié)構(gòu)，所述空心圓筒狀結(jié)構(gòu)的筒底覆蓋在所述端部112上表面，所述空心圓筒狀結(jié)構(gòu)的筒壁包覆所述端部112的周側(cè)，且所述筒壁在所述端部112與所述拉伸部111相連處設(shè)置有開口；所述下扣122包括與所述端部112對(duì)應(yīng)的空心圓環(huán)底板和從所述空心圓環(huán)底板的內(nèi)圓延伸出來(lái)的金屬片1221，所述上扣121和所述下扣122分別置于所述端部112上下表面，所述金屬片1221穿過(guò)所述端部112、所述上扣121的空心圓孔，向外疊壓卡扣在所述上扣121的筒底表面。本實(shí)用新型實(shí)施例2中，圖7為柔性拉伸應(yīng)變型傳感器10的整體結(jié)構(gòu)正面圖，圖8為柔性拉伸應(yīng)變型傳感器9的整體結(jié)構(gòu)縱切面圖，圖10為所述拉敏單元11的正面結(jié)構(gòu)圖；圖4為所述拉敏單元11的縱切面結(jié)構(gòu)圖；圖11為所述上扣的結(jié)構(gòu)圖；圖6為所述下扣的結(jié)構(gòu)圖。
[0040]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柔性拉伸應(yīng)變型傳感器，包括敏感單元和金屬電極，其特征在于，所述敏感單元具有啞鈴型結(jié)構(gòu)，包括拉伸部和分別與所述拉伸部?jī)啥讼噙B的一組端部，所述金屬電極與所述端部卡扣連接。2.如權(quán)利要求1所述的柔性拉伸應(yīng)變型傳感器，其特征在于，所述端部呈空心圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述金屬電極為紐扣狀電極，包括上扣和下扣，所述上扣為與所述端部對(duì)應(yīng)設(shè)置的空心圓環(huán)狀結(jié)構(gòu);所述下扣包括與所述端部對(duì)應(yīng)的空心圓環(huán)底板和從所述空心圓環(huán)底板的內(nèi)圓延伸出來(lái)的金屬片，所述上扣和所述下扣分別置于所述端部上下表面，所述金屬片穿過(guò)所述端部、所述上扣的空心圓孔，向外疊壓卡扣在所述上扣表面。3.如權(quán)利要求1所述的柔性拉伸應(yīng)變型傳感器，其特征在于，所述端部呈空心圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述金屬電極為紐扣狀電極，包括上扣和下扣，所述上扣為與所述端部對(duì)應(yīng)設(shè)置的空心圓筒狀結(jié)構(gòu)，所述空心圓筒狀結(jié)構(gòu)的筒底覆蓋在所述端部上表面，所述空心圓筒狀結(jié)構(gòu)的筒壁包覆所述端部的周側(cè)，且所述筒壁在所述端部與所述拉伸部相連處設(shè)置有開口；所述下扣包括與所述端部對(duì)應(yīng)的空心圓環(huán)底板和從所述空心圓環(huán)底板的內(nèi)圓延伸出來(lái)的金屬片，所述上扣和所述下扣分別置于所述端部上下表面，所述金屬片穿過(guò)所述端部、所述上扣的空心圓孔，向外疊壓卡扣在所述上扣的筒底表面。4.如權(quán)利要求2或3所述的柔性拉伸應(yīng)變型傳感器，其特征在于，所述金屬片的個(gè)數(shù)之2。5.如權(quán)利要求4所述的柔性拉伸應(yīng)變型傳感器，其特征在于，所述下扣包括3個(gè)或4個(gè)在所述空心圓環(huán)底板的內(nèi)圓上均勻分布、且大小對(duì)等的金屬片。6.如權(quán)利要求1-3任一所述的柔性拉伸應(yīng)變型傳感器，其特征在于，所述拉伸部為圓柱體或長(zhǎng)方體，且所述拉伸部的長(zhǎng)徑比大于I。7.如權(quán)利要求1-3任一所述的柔性拉伸應(yīng)變型傳感器，其特征在于，所述敏感單元由導(dǎo)電橡膠制成。
【文檔編號(hào)】G01B7/16GK205482781SQ201620075036
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月26日
【發(fā)明人】李大軍, 徐行濤
【申請(qǐng)人】深圳市慧瑞電子材料有限公司