一种基于压电薄膜的动态足底压力传感装置制造方法及图纸

一种基于压电薄膜的动态足底压力传感装置，属于穿戴式足底压力测试技术领域，涉及一种基于压电薄膜的动态足底压力传感装置。本实用新型专利技术具有独特的热电效应和压电效应，信号易识别、制作成本低、容易加工和处理、重量轻、柔性好。本实用新型专利技术包括第一层保护层、第二层保护层、双面胶、聚脂薄膜、传感单元、PET（聚对苯二甲酸乙二酯）膜及输出端，在第一层保护层与第二层保护层之间设置有若干个传感单元，每个传感单元均由PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜及设置在PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜的上、下表面的银涂层制成。

Dynamic plantar pressure sensing device based on piezoelectric film

The utility model relates to a dynamic plantar pressure sensing device based on a piezoelectric film, which belongs to the technical field of wearable plantar pressure measurement, and relates to a dynamic plantar pressure sensing device based on piezoelectric film. The utility model has the advantages of unique thermoelectric effect and piezoelectric effect, and the utility model has the advantages of easy identification, low manufacturing cost, easy processing and processing, light weight and good flexibility. The utility model comprises a first protective layer, the second layer protection layer, double-sided adhesive tape, polyester film, a sensing unit, PET (polyethylene terephthalate film and two ester) output between the first protective layer and protective layer second is provided with a plurality of sensing units, each unit sensing by PVDF (polyvinylidene fluoride) film and set in PVDF (polyvinylidene fluoride) film on the surface and the lower surface of the silver coating.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于穿戴式足底压力测试
，涉及一种基于压电薄膜的动态足底压力传感装置。
技术介绍
众所周知，可穿戴设备被业内喻为继智能手机和平板电脑之后新的产业增长点。现在市面上比较有代表性的智能穿戴产品有智能手环、智能手表和智能眼镜。这些可穿戴设备使用在人体的上半身，为了完善智能穿戴设备的使用范围，智能鞋是有效的补充。同时，穿戴式足底压力测试技术是近年来迅速发展的新型医疗监测技术，其突破了以往医疗机构监测诊断的空间范围限制，能够方便地实现对人体足底动态压力的日常监测，可为人体足部医疗保健、运动姿态矫正及科学制鞋提供依据。传统的动态足底压力采集所采用的传感器有电阻式、电容式及压电式等类型。电阻式传感器输出的电阻信号应转换为电压信号，并经放大后才能使用，对数据采集设备的参数匹配要求较高；电容式传感器设计方法难度较大，电容信号标定及电路均较为复杂；压电式传感器，由于输出的是电压信号，其在电路设计及信号采集上相对简单，因而压电传感器应用较为广泛。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本技术提供了一种基于压电薄膜的动态足底压力传感装置,该传感装置具有独特的热电效应和压电效应，信号易识别、制作成本低、容易加工和处理、重量轻、柔性好。为了实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种基于压电薄膜的动态足底压力传感装置,包括第一层保护层、第二层保护层、双面胶、聚脂薄膜、传感单元、PET（聚对苯二甲酸乙二酯）膜及输出端，所述的第一层保护层、第二层保护层、双面胶及聚脂薄膜从上至下依次设置，且均为鞋垫形状，在第一层保护层与第二层保护层之间设置有若干个传感单元，每个传感单元均由PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜及设置在PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜的上、下表面的银涂层制成，每个传感单元均通过银涂层与输出端相连，PET（聚对苯二甲酸乙二酯）膜为局部加强膜，设置于第二层保护层的下表面、与输出端相对应。所述的输出端分为两种，一种为插拔式输出端，另一种为铆接式输出端。所述的传感单元的数量为八个，其中五个设置在与脚掌对应的位置，一个设置在与脚心对应的位置，两个设置在与脚后跟对应的位置。所述的第一、第二层保护层及聚脂薄膜的厚度均为2mm。所述的PET（聚对苯二甲酸乙二酯）膜的厚度为500μm。所述的传感单元的厚度为28μm或50μm。所述的第一、第二层保护层的材质为PET（聚对苯二甲酸乙二酯）。所述的压力传感装置集成于鞋垫，或集成在鞋底的上部，成为鞋的一部分。所述的鞋底由硅橡胶制成，在鞋底的顶部设置有若干个均匀分布的凸起，凸起为两种不同的硬度，且两种不同的硬度的凸起交错排列。本技术的有益效果：本技术可广泛应用于穿戴式足底压力测试产品中，突破了以往医疗机构监测诊断的空间范围限制，能够方便地实现对动态人体足底压力的日常监测，可为人体足部医疗保健、运动姿态矫正及科学制鞋提供有效的理论依据。附图说明图1为本技术的基于压电薄膜的动态足底压力传感装置的结构示意图；图2为本技术的基于压电薄膜的动态足底压力传感装置的局部剖视图；图3为本技术的插拔式输出端的结构示意图；图4为本技术的铆接式输出端的结构示意图；图5为本技术的基于压电薄膜的动态足底压力传感装置集成于鞋垫的结构示意图；图6为本技术的基于压电薄膜的动态足底压力传感装置受纵向力的工作原理图；图7为本技术的基于压电薄膜的动态足底压力传感装置集成在鞋底的结构示意图；图8为本技术的基于压电薄膜的动态足底压力传感装置受横向力的工作原理图；图中，1—第一层保护层，2—第一银涂层，3—PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜，4—第二银涂层，5—第二层保护层，6—双面胶，7—聚脂薄膜，8—PET（聚对苯二甲酸乙二酯）膜，9—输出端，10—基于压电薄膜的动态足底压力传感装置，11—鞋垫，12—鞋底。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步的详细说明。如图1~图2所示，一种基于压电薄膜的动态足底压力传感装置,包括第一层保护层1、传感单元、第二层保护层5、双面胶6、聚脂薄膜7、PET（聚对苯二甲酸乙二酯）膜8及输出端9，所述的第一层保护层1、第二层保护层5、双面胶6及聚脂薄膜7从上至下依次设置，且均为鞋垫形状，在第一层保护层1与第二层保护层5之间设置有八个传感单元，其中五个传感单元设置在与脚掌对应的位置，一个传感单元设置在与脚心对应的位置，两个传感单元设置在与脚后跟对应的位置（传感单元的数量和排布方式不仅限于此，可根据信息采集量的增加而进行调整）；每个传感单元均由PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜3及第一、第二银涂层制成，PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜3为圆形，第一银涂层2设置在PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜3的上表面，第二银涂层4设置在PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜3的下表面，每个传感单元的压电信号均通过第一、第二银涂层进行传导，第一、第二银涂层一直延伸到输出端9，即每个传感单元均通过第一、第二银涂层与输出端9相连，使用时，输出端9从鞋跟处导出；PET（聚对苯二甲酸乙二酯）膜8为局部加强膜，设置于第二层保护层5的下表面、与输出端9相对应。所述的第一、第二层保护层及聚脂薄膜7的厚度均为2mm。所述的PET（聚对苯二甲酸乙二酯）膜8的厚度为500μm。所述的传感单元的厚度为28μm或50μm。所述的第一、第二层保护层的材质为PET（聚对苯二甲酸乙二酯）。如图3所示，所述的输出端9为插拔式输出端，使用时所述的插拔式输出端与后电路板相连接：输出端9直接插入后电路板的母连接头。如图4所示，所述的输出端9为铆接式输出端，使用时所述的铆接式输出端与后电路板相连接：传感器的电极与后电路板的通孔电极对齐，并通过专用铆件直接铆接。如图5所示，所述的压力传感装置集成于鞋垫11、主要受纵向力，其工作原理如图6所示：所述的压力传感装置的变形方向（厚度方向）与压力传感装置内部电场方向平行，该模式下外加作用力F的作用方向与PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜3的极化方向P平行，即PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜3仅在纵向力作用下产生伸缩变形，并在PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜3的两个极面上激发电荷Q，此时PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜3上、下极面间产生电压V；图5中的T、L、W分别代表PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜3的厚度方向、长度方向及宽度方向。如图7所示，所述的压力传感装置集成在鞋底12的上部，成为鞋的一部分，所述的鞋底12由硅橡胶制成，在鞋底12的顶部设置有若干个均匀分布的圆柱形凸起，用于支撑压力传感装置,为了使得所述的压力传感装置沿水平方向变形，凸起为两种不同的硬度，且两种不同的硬度的凸起交错排列；人体站立或行走时，脚底对鞋底12施加竖直力，由于脚底和所述的压力传感装置都是柔性的，且鞋底12以凸起支撑着所述的压力传感装置，这会使得所述的压力传感装置在鞋底12凸起间的凹陷处拉伸变形，以便使压电传感器产生电压信号；所述的压力传感装置与鞋底12集成在一起、受纵向力和横向力，受纵向力的工作原理如图6所示，受横向力的工作原理如图8所示：所述的压力传感装置的变形方向（长度方向）与压力传感装置内部电场方向垂直，该模式下当有外加作用力F（挤压力）沿PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜3的极化方向作用在PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜3上时，PVDF（聚偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压电薄膜的动态足底压力传感装置, 其特征在于，包括第一层保护层、第二层保护层、双面胶、聚脂薄膜、传感单元、PET膜及输出端，所述的第一层保护层、第二层保护层、双面胶及聚脂薄膜从上至下依次设置，且均为鞋垫形状，在第一层保护层与第二层保护层之间设置有若干个传感单元，每个传感单元均由PVDF薄膜及设置在PVDF薄膜的上、下表面的银涂层制成，每个传感单元均通过银涂层与输出端相连，PET膜为局部加强膜，设置于第二层保护层的下表面、与输出端相对应。

【技术特征摘要】
1.一种基于压电薄膜的动态足底压力传感装置,其特征在于，包括第一层保护层、第二层保护层、双面胶、聚脂薄膜、传感单元、PET膜及输出端，所述的第一层保护层、第二层保护层、双面胶及聚脂薄膜从上至下依次设置，且均为鞋垫形状，在第一层保护层与第二层保护层之间设置有若干个传感单元，每个传感单元均由PVDF薄膜及设置在PVDF薄膜的上、下表面的银涂层制成，每个传感单元均通过银涂层与输出端相连，PET膜为局部加强膜，设置于第二层保护层的下表面、与输出端相对应。2.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的动态足底压力传感装置，其特征在于所述的若干个传感单元的输出端分为两种，一种为插拔式输出端，另一种为铆接式输出端。3.根据权利要求1所述的基于压电薄膜的动态足底压力传感装置，其特征在于所述的传感单元的数量为八个，其中五个设置在与脚掌对应的位置，一个设置在与脚心对应的位置，两个设置在与脚后跟对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：田雨农，夏阳，范丽新，
申请(专利权)人：大连楼兰科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21