一种柔性曲率传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种柔性曲率传感器及其制备方法，所述柔性曲率传感器包括柔性基底，以及分别位于所述柔性基底相对两面的两个敏感栅，每个所述敏感栅各包含有测量栅，所述两个敏感栅中的测量栅在所述柔性基底的相对两面上完全重合。本发明专利技术是采用传统的接触式测量方法，利用应变片的制作原理和加工工艺设计制作的曲率传感器，可以通过接触被测量件的方式得到物体的曲率，实现过程和结构都很简易，制作成本低，经济性和实用性都很强。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性曲率传感器及其制备方法本申请为申请日为2016年11月22日，申请号为CN201611048366.1，申请名称为一种柔性曲率传感器及其制备方法的专利技术申请的分案申请。
本专利技术属于测量
，主要用于直接测量物体的曲率，具体地涉及一种柔性曲率传感器及其制备方法。
技术介绍
结构的曲率是一个非常重要的几何参数，其准确的测量在很多方面有着重要的意义，从医学上人眼角膜测量和儿童呼吸的监测，到运动员训练中关节运动姿态的记录等可穿戴电子的研发，再到大型工件如船体、汽车覆盖件的制作，大型工程施工、重要基建设施质量的保证等都有体现。但是直接用于测量曲率的传感器并不多见，因此专利技术设计一种曲率传感器在物体形貌测量、工件尺寸测量、机器人技术、医疗健康监测等方面都有着广泛的应用。传统的接触式测量法往往是利用测量工具与工件表面直接接触得出数据，例如游标卡尺、千分尺等等。这些测量仪器虽然使用原理简单，但是操作起来极不方便，不适合在工作环境中使用。目前，曲率测量主要使用非接触式的光学方法，例如利用光纤光栅测量、激光测距、激光干涉和图像分析等技术设计制作的传感器。此外，还有利用磁场定位原理的磁学测量法和声学测量法等方法。而这些方法大多数实现过程比较复杂，设计制作成本比较高，使用范围有一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，现有曲率测量工具实现过程和结构都很复杂，制作成本高，经济性和实用性不强的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种柔性曲率传感器，所述柔性曲率传感器包括柔性基底，以及分别位于所述柔性基底相对两面的两个敏感栅，每个所述敏感栅各包含有测量栅，所述两个敏感栅中的测量栅在所述柔性基底的相对两面上完全重合。优选地，所述两个敏感栅的其中一个敏感栅相对另一个敏感栅旋转180°。优选地，每个所述敏感栅各连接2根引出线，所述敏感栅上覆盖有保护层。优选地，所述敏感栅材质为康铜箔，柔性基底和保护层材质为酚醛环氧树脂，引出线为细铜丝。本专利技术还提供一种柔性曲率传感器，所述柔性曲率传感器包括柔性基底及敏感栅，所述柔性基底具有相对的两面，每一面上分别具有2个测量方向相互垂直的敏感栅，每个所述敏感栅各包含有测量栅，位于所述柔性基底一面的2个测量方向相互垂直的敏感栅的测量栅的与位于所述柔性基底的另一面的2个测量方向相互垂直的敏感栅的测量栅在所述柔性基底的相对两面上完全重合。优选地，每个所述敏感栅各连接2根引出线。优选地，所述敏感栅上覆盖有保护层。优选地，所述敏感栅材质为康铜箔，柔性基底和保护层材质为酚醛环氧树脂，引出线为细铜丝。本专利技术还提供一种柔性曲率传感器的制备方法，包括如下步骤：a)将箔材剪裁成大于光刻版的尺寸，除去箔材表面的油脂和脏物；b)用胶黏剂旋涂于箔材上制作胶膜基底；c)采用传统的光刻方法制作2个的相同的应变片；d)将2个应变片以基底相对压合在一起，其中敏感栅的测量栅完全重合；e)将成品进行灵敏度系数的标定。优选地，步骤d)将2个应变片以基底相对，其中一个旋转180°后压合在一起，其中敏感栅的测量栅完全重合。优选地，所述步骤a)具体为：1)将康铜箔剪裁成大于光刻版的尺寸；2)采用丙酮溶液除去箔材表面的油脂和脏物；所述步骤b)具体为：1)选择酚醛环氧树脂作为胶黏剂，用旋涂的方法使箔材表面的胶液分布均匀；2)水平台上晾置、干燥，在150℃的温度下保持约2个小时，直到其固化；所述步骤c)具体为：1)采用光刻技术，经涂胶、前烘、曝光、显影之后，用三氯化铁溶液将箔材刻饰成敏感栅；2)用高倍显微镜对制作好的应变片进行外形检查；3)用稀释的三氯化铁溶液作腐蚀剂，将应变片阻值调整到120Ω；4)去除光刻胶之后，采用贴膜法在敏感栅上覆盖一层保护膜；5)焊接端头接线；6)按照基底上的尺寸标志进行剪裁，之后进行规格及电阻值的检查；所述步骤d)具体为：1)在基底上旋涂胶黏剂之后采用升温加压的方式将2个应变片以基底相对，其中一个旋转180°后压合在一起，其中敏感栅的测量栅完全重合。优选地，所述步骤e)具体为：1)分别测量已知曲率半径的被测件，通过万用表来读取电阻的改变值；2)画出曲率半径和电阻变化值之间的关系图；3)用最小二乘法进行线性拟合得到整个曲率传感器的比例系数。本专利技术还提供一种柔性曲率传感器的制备方法，包括如下步骤：a)将箔材剪裁成大于光刻版的尺寸，除去箔材表面的油脂和脏物；b)用胶黏剂旋涂于箔材上制作胶膜基底；c)采用传统的光刻方法制作2个的相同的应变片；每个所述应变片包括2个测量方向相互垂直的敏感栅；d)将2个应变片以基底相对压合在一起，其中敏感栅完全重合；e)将成品进行灵敏度系数的标定。优选地，所述步骤a)具体为：1)将康铜箔剪裁成大于光刻版的尺寸；2)采用丙酮溶液除去箔材表面的油脂和脏物；所述步骤b)具体为：1)选择酚醛环氧树脂作为胶黏剂，用旋涂的方法使箔材表面的胶液分布均匀；2)水平台上晾置、干燥，在150℃的温度下保持约2个小时，直到其固化；所述步骤c)具体为：1)采用光刻技术，经涂胶、前烘、曝光、显影之后，用三氯化铁溶液将箔材刻饰成敏感栅；每个应变片包括2个测量方向相互垂直的敏感栅；2)用高倍显微镜对制作好的应变片进行外形检查；3)用稀释的三氯化铁溶液作腐蚀剂，将应变片阻值调整到120Ω；4)去除光刻胶之后，采用贴膜法在敏感栅上覆盖一层保护膜；5)焊接端头接线；6)按照基底上的尺寸标志进行剪裁，之后进行规格及电阻值的检查；所述步骤d)具体为：1)在基底上旋涂胶黏剂之后采用升温加压的方式将2个应变片以基底相对，压合在一起，其中敏感栅完全重合。优选地，所述步骤e)具体为：1)分别测量已知曲率半径的被测件，通过万用表来读取电阻的改变值；2)画出曲率半径和电阻变化值之间的关系图；3)用最小二乘法进行线性拟合得到整个曲率传感器的比例系数。如上所述，本专利技术的柔性曲率传感器及其制备方法，具有以下有益效果：本专利技术采用传统的接触式测量方法，利用应变片简易的制作原理和成熟的加工工艺设计制作的曲率传感器，可以通过接触被测量件的方式直接测量得到物体的曲率，实现过程和结构都很简易，制作成本低，经济性和实用性都很强。附图说明图1为本专利技术应变片的一种结构示意图。图2为本专利技术曲率传感器的一种结构示意图。图3为图2的敏感栅放大图。图4为本专利技术曲率传感器的制备流程图。图5为本专利技术曲率传感器的另一种结构示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1-图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一：本专利技术提供了如附图1-3所示的一种柔性曲率传感器，包括2个压合在一起的应变片；每个应变片包括柔性基底1、敏感栅2和2根引出线3。其中敏感栅2包括测量栅21，过渡栅22和焊接栅23。测量栅部分完全重合是为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性曲率传感器，其特征在于：所述柔性曲率传感器包括柔性基底，以及分别位于所述柔性基底相对两面的两个敏感栅，每个所述敏感栅各包含有测量栅，所述两个敏感栅中的测量栅在所述柔性基底的相对两面上完全重合。

【技术特征摘要】
1.一种柔性曲率传感器，其特征在于：所述柔性曲率传感器包括柔性基底，以及分别位于所述柔性基底相对两面的两个敏感栅，每个所述敏感栅各包含有测量栅，所述两个敏感栅中的测量栅在所述柔性基底的相对两面上完全重合。2.如权利要求1所述的柔性曲率传感器，其特征在于：所述两个敏感栅的其中一个敏感栅相对另一个敏感栅旋转180°。3.如权利要求1所述的柔性曲率传感器，其特征在于：每个所述敏感栅各连接2根引出线，所述敏感栅上覆盖有保护层。4.一种柔性曲率传感器，其特征在于：所述柔性曲率传感器包括柔性基底及敏感栅，所述柔性基底具有相对的两面，每一面上分别具有2个测量方向相互垂直的敏感栅，每个所述敏感栅各包含有测量栅，位于所述柔性基底一面的2个测量方向相互垂直的敏感栅的测量栅的与位于所述柔性基底的另一面的2个测量方向相互垂直的敏感栅的测量栅在所述柔性基底的相对两面上完全重合。5.如权利要求4所述的柔性曲率传感器，其特征在于：每个所述敏感栅各连接2根引出线，且所述敏感栅上覆盖有保护层。6.一种如权利要求1所述的柔性曲率传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a)将箔材剪裁成大于光刻版的尺寸，除去箔材表面的油脂和脏物；b)用胶黏剂旋涂于箔材上制作胶膜基底；c)采用传统的光刻方法制作2个的相同的应变片；d)将2个应变片以基底相对压合在一起，其中敏感栅的测量栅完全重合；e)将成品进行灵敏度系数的标定。7.如权利要求6所述的柔性曲率传感器的制备方法，其特征在于：步骤d)将2个应变片以基底相对，其中一个旋转180°后压合在一起，其中敏感栅的测量栅完全重合。8.如权利要求7所述的柔性曲率传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤a)具体为：1)将康铜箔剪裁成大于光刻版的尺寸；2)采用丙酮溶液除去箔材表面的油脂和脏物；所述步骤b)具体为：1)选择酚醛环氧树脂作为胶黏剂，用旋涂的方法使箔材表面的胶液分布均匀；2)水平台上晾置、干燥，在150℃的温度下保持约2个小时，直到其固化；所述步骤c)具体为：1)采用光刻技术，经涂胶、前烘、曝光、显影之后，用三氯化铁溶液将箔材刻饰成敏感栅；2)用高倍显微镜对制作好的应变片进行外形检查；3)用稀释的三氯化铁溶液作腐蚀剂，将应变片阻值...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏业旺，刘浩，陈玉丽，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11