一种压感传感器、压力检测方法及制造工艺技术

本发明专利技术公开了一种压感传感器、压力检测方法及制造工艺，压感传感器包括上基底、下基底、本体电路层和引出电极；所述上基底和下基底为弹性有机材料，其一面为相同的立体结构，且有立体结构的一面相对设置；所述本体电路层为柔性，其上设置导电材料制成导电线路层；所述本体电路层夹设在上基底和下基底之间，按功能平面电路图形结构覆盖在上基底和下基底的立体结构上，且在本体电路层的两端分别引出电极。本发明专利技术通过施加在传感器的柔性基底表面的力量产生基材立体型变，基材立体型变同时位于基材中的立体的电路结构形成立体型变，从而形成电阻变化，根据电阻变化计算出压力值，结构简单，测量结果准确，而且灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种压感传感器、压力检测方法及制造工艺。
技术介绍
压力传感器被广泛应用于智能制造产业，但现有的压力传感器，感测方式及内部结构过于复杂，需要极为精密的电子控制系统，生产成本过高，而且大小厚度等都很受限制，无法做出超薄的压力传感器，灵敏度也极为有限，对于精密的微小压力无法准确测得。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种能灵敏检测微小压力的压感传感器。实现本专利技术第一个目的的技术方案是一种压感传感器，包括上基底、下基底、本体电路层和引出电极；所述上基底和下基底为弹性有机材料，其一面为相同的立体结构，且有立体结构的一面相对设置；所述本体电路层为柔性，其上设置导电材料制成导电线路层；所述本体电路层夹设在上基底和下基底之间，均匀覆盖在上基底和下基底的立体结构上，且在本体电路层的两端分别引出电极。所述上基底和下基底上的立体结构的截面为连续的V形；或者截面为连续的U形；或者截面为连续的正弦波形；或者立体结构为均匀分布的三棱锥；或者立体结构为均匀分布的尺寸相同的球面立体结构；或者前述立体结构的组合；前述立体结构根据功能要求设计成尺寸相同或者尺寸不同的连续结构。所述上基底和下基底的弹性模量为0.002～0.05Gpa，泊松比为0.1～1，厚度为为0.02～5mm。所述本体电路层的导电线路层为石墨烯导电线路；或者碳纳米管碳基导电线路；或者金属氧化物导电线路；或者金属和碳基复合导电线路；或者有机导电材料导电线路；或者有机导电材料和碳基材料的复合导电线路；或者有机导电材料和金属复合导电线路。所述引出电极为弹性碳基导电电极或者金属电极或者FPC电极或者有机基底镀导电膜的电极。所述本体电路层的导电线路包括电源信号电路、信号采集电路、数模转换电路、MCU主控电路和信号输出电路；所述电源信号电路为MCU主控电路供电，为压感传感器提供信号源；所述信号采集电路采集主体电路形变带来的电阻变化量；所述数模转换电路对信号采集电路采集的数据进行数模转换，将该数据传给MCU主控电路进行分析，分析结果通过信号输出电路输出给终端设备主控。本专利技术的第二个目的是提供一种制造压感传感器的制造方法。实现本专利技术第二个目的的技术方案是一种压感传感器的制造方法，包括以下步骤：步骤一：制作下基底；采用有所需立体结构的薄膜为模具，将弹性有机材料灌注到模具中成型为一面有立体结构的厚度为0.02～5mm的基底；步骤二：制作柔性的本体电路层；步骤三：将本体电路层转移到下基底上；步骤四：在本体电路层两端引出电极；步骤五：采用步骤一同样的方法制作上基底，将上基底压覆在本体电路层上；或者在本体电路层上覆盖弹性有机材料，形成上基底；所述电极部分露出压感传感器。所述步骤三中的转移方法为：将蚀刻好导电线路层的本体电路层漂浮在溶液中捞取并放置在下基底上；或者使用双面胶转移到下基底上；或者使用水性胶水转移到下基底上。所述步骤四中，采用导电胶粘合或者镀层的方法制作电极；所述步骤五中，在本体电路层上覆盖弹性有机材料的方法为采用喷涂或者滚涂或者旋涂或者印刷或者点胶的方法，形成0.02～5mm厚的弹性基底；硬度值为0～20度。本专利技术的第三个目的是提供一种检测微小压力的压感传感器的压力检测方法。实现本专利技术的第三个目的的技术方案是一种压感传感器的压力检测方法，电源信号电路给传感器加载恒压或恒流或方波信号源；传感器受到压力后，主体电路层形变，所述信号采集电路采集主体电路层形变带来的电阻变化量；所述数模转换电路对信号采集电路采集的数据进行数模转换，将该数据传给MCU主控电路进行分析，计算阻值变化量，依据基底材料型变的材料特性参数，通过标准压力校准得到压力值，压力值通过信号输出电路输出给终端设备主控。采用了上述技术方案后，本专利技术具有下述积极的效果：(1)本专利技术通过施加在传感器的柔性基底表面的力量产生基材立体型变，基材立体型变同时位于基材中的立体的电路结构形成立体形变，从而形成电阻变化，通过电极加载恒流或恒压或方波或其他波形的电源，测量电流变化量或电压变化量即可以得到电阻变化量，通过计算材料的弹性模量特性和标定单位电阻变化量的型变量，即可计算出收到的压力值，结构简单，测量结果准确，而且灵敏度高。(2)本专利技术通过调节本体电路的立体结构以及基底的特性及厚度结构，可以得到不同压力分辨率的传感器。(3)本专利技术的一种优选方案是本体电路采用石墨烯薄膜，导电性能好，厚度非常薄，因此可以得到超薄的压感传感器，而且石墨烯对压力的灵敏度非常高，压感传感器的分辨率可以测量0.01g～200KG的压力，实现了对微小的压力的检测。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术按压后形变的结构示意图。图3为本体电路层的电路图。附图中标号为：上基底1、下基底2、本体电路层3、电源信号电路31、信号采集电路32、数模转换电路33、MCU主控电路34、信号输出电路35、引出电极4、终端设备主控5。具体实施方式(实施例1)见图1，本实施例的一种压感传感器，包括上基底1、下基底2、本体电路层3和引出电极4；上基底1和下基底2为弹性有机材料，其一面为相同的立体结构，且有立体结构的一面相对设置；本体电路层3为柔性，其上设置导电材料制成导电线路层；本体电路层3夹设在上基底1和下基底2之间，均匀覆盖在上基底1和下基底2的立体结构上，且在本体电路层3的两端分别引出电极4。上基底1和下基底2上的立体结构的截面为连续的尺寸相同的V形；或者截面为连续的尺寸相同的U形；或者截面为连续的尺寸相同的正弦波形；或者立体结构为均匀分布的尺寸相同的三棱锥；说着立体结构为均匀分布的尺寸相同的球面。上基底1和下基底2的弹性模量为0.002～0.05Gpa，泊松比为0.1～1，厚度为为0.02～5mm，硬度值为0～20度。本体电路层3的导电线路层为石墨烯导电线路；或者碳纳米管碳基导电线路；或者金属氧化物导电线路；或者金属和碳基复合导电线路；或者有机导电材料导电线路；或者有机导电材料和碳基材料的复合导电线路；或者有机导电材料和金属复合导电线路。引出电极4为弹性碳基导电电极或者金属电极或者FPC电极或者有机基底镀导电膜的电极。见图3，本体电路层3的导电线路包括电源信号电路31、信号采集电路32、...

【技术保护点】
一种压感传感器，其特征在于：包括上基底(1)、下基底(2)、本体电路层(3)和引出电极(4)；所述上基底(1)和下基底(2)为弹性有机材料，其一面为相同的立体结构，且有立体结构的一面相对设置；所述本体电路层(3)为柔性，其上设置导电材料制成导电线路层；所述本体电路层(3)夹设在上基底(1)和下基底(2)之间，均匀覆盖在上基底(1)和下基底(2)的立体结构上，且在本体电路层(3)的两端分别引出电极(4)。

【技术特征摘要】
1.一种压感传感器，其特征在于：包括上基底(1)、下基底(2)、本体电
路层(3)和引出电极(4)；所述上基底(1)和下基底(2)为弹性有机材料，
其一面为相同的立体结构，且有立体结构的一面相对设置；所述本体电路层(3)
为柔性，其上设置导电材料制成导电线路层；所述本体电路层(3)夹设在上基
底(1)和下基底(2)之间，均匀覆盖在上基底(1)和下基底(2)的立体结构
上，且在本体电路层(3)的两端分别引出电极(4)。
2.根据权利要求1所述的一种压感传感器，其特征在于：所述上基底(1)
和下基底(2)上的立体结构的截面为连续的V形；或者截面为连续的U形；或
者截面为连续的正弦波形；或者立体结构为均匀分布的三棱锥；或者立体结构为
均匀分布的尺寸相同的球面立体结构；或者前述立体结构的组合；前述立体结构
根据功能要求设计成尺寸相同或者尺寸不同的连续结构。
3.根据权利要求2所述的一种压感传感器，其特征在于：所述上基底(1)
和下基底(2)的弹性模量为0.002～0.05Gpa，泊松比为0.1～1，厚度为为0.02～5mm，
硬度值为0～20度。
4.根据权利要求3所述的一种压感传感器，其特征在于：所述本体电路层
(3)的导电线路层为石墨烯导电线路；或者碳纳米管碳基导电线路；或者金属
氧化物导电线路；或者金属和碳基复合导电线路；或者有机导电材料导电线路；
或者有机导电材料和碳基材料的复合导电线路；或者有机导电材料和金属复合导
电线路。
5.根据权利要求4所述的一种压感传感器，其特征在于：所述引出电极(4)
为弹性碳基导电电极或者金属电极或者FPC电极或者有机基底镀导电膜的电极。
6.根据权利要求5所述的一种压感传感器，其特征在于：所述本体电路层
(3)的导电线路包括电源信号电路(31)、信号采集电路(32)、数模转换电路
(33)、MCU主控电路(34)和信号输出电路(35)；所述电源信号电路(31)
为MCU主控电路(34)供电，为压感传感器提供信号源；所述信号采集电路(32)
采集主体电路(3)形变带来的电阻变化量；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金虎，尉长虹，
申请(专利权)人：常州二维光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32