一种提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的方法技术

本发明专利技术涉及一种提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的方法，属于测量技术领域。该方法用溶液混合法和挤压硫化封装法制备出基于炭黑填充聚乙烯复合材料的压阻位移敏感元件；将两个压阻位移敏感元件作为传感器子单元放置于被测工件的相反侧并施加初始形变，以使两个子单元的形变随位移的变化趋势相反且处于压阻曲线灵敏度最大的区域；将两个子单元放置于电桥的相邻桥臂。本发明专利技术所提出的方法充分利用了敏感材料本身的特性，不需要软件补偿就可有效提高线性度，而且还可提高灵敏度，适用于国防与工业大型设备狭小曲面层间位移测量等领域。

Method for improving linearity and sensitivity of piezoresistive displacement sensor

The invention relates to a method for improving linearity and sensitivity of piezoresistive displacement sensor, belonging to the technical field of measurement. The method of solution mixing method and extrusion curing package prepared piezoresistive displacement sensitive components of composite materials based on carbon black filled polyethylene; two piezoresistive displacement sensor sensitive element as a sub unit is placed on the opposite side of the measured workpiece and applying the initial deformation, the deformation of the two sub units change with displacement on the contrary and in the area of piezoresistive sensitivity curve of the largest; the adjacent bridge arm two sub unit placed on the bridge. This method makes full use of the characteristics of sensitive material itself, does not require software compensation can effectively improve the linearity, but also can improve the sensitivity, suitable for the national defense and industrial equipment of large narrow and small surface layer displacement measurement etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于测量
，特别涉及到压阻传感器和位移测量。
技术介绍
压阻位移传感器在现代工程领域起着重要作用，导电高分子复合材料作为一种具有压阻效应的新型功能材料，是制备压阻位移传感器常用的敏感材料。然而，复合材料的压阻曲线是非线性的，故而降低了系统性能，而且，基于这种材料的压阻位移传感器的灵敏度也亟需提高。为了提高压阻位移传感器的线性度，传统的方法是采用软件补偿，但这种方法增加了系统复杂性，没有充分利用敏感材料本身的特性，而且在改善线性度的同时，并不能提高传感器的灵敏度。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：利用溶液混合法和挤压硫化封装法将炭黑和聚乙烯混合制备为压阻位移敏感元件，炭黑的粒径小于50纳米，炭黑和聚乙烯的体积比为介于2.5％到3.5％之间，以确保压阻位移敏感元件的压阻曲线单调且具有最大灵敏度；将所述的压阻位移敏感元件作为1号子单元置于被测工件的正面，将另一个结构与1号子单元相同的压阻位移敏感元件作为2号子单元置于被测工件的反面，并对1号子单元和2号子单元施加初始形变，以确保1号子单元和2号子单元在位移变化过程中的形变变化趋势相反且处于压阻曲线灵敏度最大的区域；将1号子单元和2号子单元置于电桥的相邻桥臂。本专利技术的特点及效果：与传统的提高传感器线性度的方法相比，本专利技术所提出的方法，充分利用了敏感材料本身的特性，不需要软件补偿，就可有效提高线性度，而且还可同时提高灵敏度，适合应用于国防与工业大型设备狭小曲面层间位移测量等领域。附图说明图1为压阻位移传感元件示意图。图2为实验装置示意图。图1-图2中，a代表顶层封装薄膜，b代表覆合在顶层封装薄膜的金属电极，c代表热固胶，d代表碳纳米管填充聚乙烯复合材料薄膜，e代表覆合在底层封装薄膜的铜电极，f代表底层封装薄膜，g代表立柱，h代表顶端固定平台，i代表1号子单元，j代表被测工件，k代表2号子单元，1代表底端移动刚性平板，m代表1号升降台，n代表2号升降台，o代表底端固定平台。具体实施方式如图1所示，在绝缘薄膜f上覆合金属电极e以制备底层封装薄膜，在机械搅拌和超声波震荡的作用下，将炭黑填充在聚乙烯之中形成碳纳米管填充聚乙烯复合材料，炭黑的粒径小于50纳米，炭黑和聚乙烯的体积比为介于2.5％到3.5％之间，以确保压阻位移敏感元件的压阻曲线单调，将炭黑填充聚乙烯复合材料覆合在底层封装薄膜上的铜电极上，在铜电极周围涂敷热固胶，将另一个结构与底层封装薄膜相同的薄膜作为顶层封装薄膜覆盖在炭黑填充聚乙烯复合材料与热固胶之上形成三明治结构，然后用柔性材料封装机对三明治结构进行热压封装，制备成压阻位移敏感元件；如图2所示，将所述的压阻位移传感元件作为1号子单元i置于被测工件j的正面，将另一个结构和成分与1号子单元i相同的压阻位移传感元件置于被测工件j的反面作为2号子单元k，并通过1号升降台m的移动对1号子单元i施加初始形变，通过2号升降台n的移动对2号子单元k施加初始形变，以确保1号子单元i的形变随位移增大而增大，2号子单元k的形变随位移增大而减小，且1号子单元i和2号子单元k在位移变化过程中处于压阻曲线灵敏度最大的区域，将1号子单元i和2号子单元k分别放置于电桥的相邻桥臂，以完成用于提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的装置的制备。实施例(1)、在聚酰亚胺薄膜上覆合铜电极以制备底层封装薄膜，在机械搅拌和超声波震荡的作用下，将碳纳米管填充在聚乙烯之中形成炭黑填充聚乙烯复合材料，炭黑的粒径为30纳米，炭黑和聚乙烯的体积比为3％，以确保压阻位移敏感元件的电阻随形变的增大而增大，将炭黑填充聚乙烯复合材料覆合在底层封装薄膜上的铜电极上，在铜电极周围涂敷热固胶，将另一个结构与底层封装薄膜相同的薄膜作为顶层封装薄膜覆盖在炭黑填充聚乙烯复合材料与热固胶之上形成三明治结构，然后用柔性材料封装机对三明治结构进行热压封装，制备成压阻位移敏感元件，所述的压阻位移敏感元件中的炭黑填充聚乙烯材料的长度为5毫米、宽度为3毫米、厚度为2毫米；(2)、将所述的压阻位移传感元件作为1号子单元置于被测工件的正面，将另一个结构和成分与1号子单元相同的压阻位移传感元件置于被测工件的反面作为2号子单元，对1号子单元施加初始形变0.3毫米，对2号子单元施加初始形变0.7毫米，以确保1号子单元的形变随位移增大而增大，2号子单元的形变随位移增大而减小，且1号子单元i和2号子单元k在位移变化过程中处于压阻曲线灵敏度最大的区域；将1号子单元和2号子单元分别放置于电桥的相邻桥臂，以完成用于提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的装置的制备。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：利用溶液混合法和挤压硫化封装法将炭黑和聚乙烯混合制备为压阻位移敏感元件，炭黑的粒径小于50纳米，炭黑和聚乙烯的体积比为介于2.5％到3.5％之间；将所述的压阻位移敏感元件作为1号子单元置于被测工件的正面，将另一个结构与1号子单元相同的压阻位移敏感元件置于被测工件的反面作为2号子单元，并对1号子单元和2号子单元施加初始形变；将1号子单元和2号子单元分别放置于电桥的相邻桥臂。

【技术特征摘要】
1.一种提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：利用溶液混合法和挤压硫化封装法将炭黑和聚乙烯混合制备为压阻位移敏感元件，炭黑的粒径小于50纳米，炭黑和聚乙烯的体积比为介于2.5％到3.5％之间；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璐珩，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43