一种基于纤维增强复合材料的曲面压力传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于纤维增强复合材料的曲面压力传感装置。包括曲面的压力敏感阵列传感器和多路数据处理模块，传感器中碳纤维编织成的经纬交叉网络对作用传感器表面的压力分布信息转换成电阻经线与纬线碳纤维的电阻变化，电阻值由多路数据采集模块的扫描电路测量转换为数字信号，再由模块内的运算单元按内置的解耦算法处理得到外部压力分布信息。本发明专利技术采用了编织纤维复合材料作为敏感材料，这种材料具有优秀的可设计性，能够在传统硬基底的压力传感阵列不能应用的非平面上完全覆盖，实现曲面上的法向压力分布测量；经纬交叉网络采用绝缘纤维将具备压力敏感的碳纤维隔开，能够在保证复合材料本身强度的前提下，调节压力测量的空间分辨能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于纤维增强复合材料的曲面压力传感装置
本专利技术涉及力传感装置，尤其是涉及一种基于纤维增强复合材料的曲面压力传感装置
技术介绍
对接触压力分布信息的检测在工业与生活领域存在着广泛的需求，而其中在曲面上的应用一直是研究的热点。传统的硅基敏感材料在平面上的压力分布信息检测方面已经实现了商业的应用，而因为本身的硬脆性，其在曲面上的使用受到了限制。为了解决这一问题，目前能够实现曲面压力分布信息测量的传感器件可以分为两种：基于柔顺性敏感材料的压力传感器与基于延展性敏感材料的压力传感器。在延展性敏感材料的研究取得重大进展之前，曲面压力检测主要采用的是可弯曲的柔顺性敏感材料来制备传感阵列。如Tekscan公司利用压阻聚合物材料制备出了柔顺性压力传感阵列，并实现了商业应用。但这种方式只能应用在简单曲面上，而在复杂曲面，如在高斯曲率不是处处为0的不可展开曲面上(如图1中的凸出曲面)上不能应用，因为平面传感阵列无法与复杂曲面完全贴合。随着本世纪初纳米制造技术，转印技术等新兴技术的发展，柔性电子技术越发成熟，针对具备延展性的曲面压力传感器件的研究也越来越受到重视，但是这些研究目前主要仍处于实验室阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于纤维增强复合材料的曲面压力传感装置，其特征在于：包括曲面压力敏感阵列传感器（1）和多路数据处理模块（4），曲面压力敏感阵列传感器（1）安装在待测量接触压力的曲面基底（3）上，其形状与曲面基底（3）吻合；曲面压力敏感阵列传感器（1）将作用传感器表面的压力分布信息转换成经向与纬向上的电阻变化，各电阻值则由多路数据采集模块（4）的扫描电路测量并转换为数字信号，再由该多路数据采集模块（4）内的运算单元按内置的解耦算法处理得到外部压力分布信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于纤维增强复合材料的曲面压力传感装置，其特征在于：包括曲面压力敏感阵列传感器（1）和多路数据处理模块（4），曲面压力敏感阵列传感器（1）安装在待测量接触压力的曲面基底（3）上，其形状与曲面基底（3）吻合；曲面压力敏感阵列传感器（1）将作用传感器表面的压力分布信息转换成经向与纬向上的电阻变化，各电阻值则由多路数据采集模块（4）的扫描电路测量并转换为数字信号，再由该多路数据采集模块（4）内的运算单元按内置的解耦算法处理得到外部压力分布信息。2.根据权利要求1所述的一种基于纤维增强复合材料的曲面压力传感装置，其特征在于：当有外力作用在曲面压力敏感阵列传感器（1）表面上时，该曲面压力敏感阵列传感器（1）的复合材料基体（2）受力发生形变，处于其内的具备压力敏感特性的碳纤维（7）阵列随之变形，其中的经向碳纤维（11）与纬向碳纤维（10）在交叉点（12）处相互靠近，使得接触电阻随着外力大小产生相应的变化；碳纤维（7）阵列中每个交叉点的电阻值通过多路数据处理模块（4）采集并调理成数字信号，最后多路数据处理模块（4）基于预存的解耦算法对所得到的电阻值数据进行解耦计算，得到外部作用力的大小与位置等信息。3.根据权利要求1或2所述的一种基于纤维增强复合材料的曲面压力传感装置，其特征在于：所述的曲面压力敏感阵列传感器（1）的结构包括编织纤维阵列（13）和纤维电极接口（8）；编织纤维阵列（13）包含作为敏感单元的碳纤维（7）和作为间隔单元的绝缘纤维（6），碳纤维（7）与绝缘纤维（6）通过编织的方法形成经纬交叉的阵列结构；通过导线（9）将经纬两个方向的碳纤维（7）与多路数据处理模块（4）相连，以测量所有碳纤维（7）形成的交叉点阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：程晓颖，周洪水，吴震宇，胡旭东，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33