集成检测传感器及触摸感应设备制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种集成检测传感器和触摸感应设备。传感器包括：第一结构体、第二结构体及粘接层；第一结构体，包括第一电极、第二电极、及设置于第一电极与第二电极之间的第一柔性膜；第一柔性膜具有热释电效应及压电效应，第一电极及第二电极用于输出温度和压力的混合测量信号；第二结构体，包括第三电极、第四电极、及设置于第三电极与第四电极之间的第二柔性膜；第二柔性膜具有压电效应，第三电极及第四电极用于输出单纯压力测量信号；粘接层，将第一结构体与第二结构体绝缘连接。本实用新型专利技术实施例的技术方案实现了温度和力信号在单一传感器上同时检测。传感器具有质量轻，厚度薄等特点，可应用于智能皮肤、机器手、假肢手等领域。

Integrated detection sensor and touch sensing device

The implementation example of the utility model discloses an integrated detection sensor and a touch induction device. The sensor includes a first structure, second structure and adhesive layer; the first structure includes a first flexible film, a first electrode and a second electrode, and is arranged between the first electrode and the second electrode; a first flexible film having pyroelectric effect and piezoelectric effect, the first electrode and the second electrode used for measuring temperature and mixed signal output pressure; second structures, including third electrodes, fourth electrodes, and is disposed between the third electrode and the fourth electrode second flexible film; second flexible film with piezoelectric effect, the third electrode and the four electrode outputs a simple pressure measurement signal; the adhesive layer, the first structure and the second structure insulation connection. The technical scheme of the practical example of the utility model realizes the simultaneous detection of temperature and force signals on a single sensor. The sensor has the characteristics of light weight, thin thickness and so on. It can be used in the fields of intelligent skin, robot hand, artificial limb hand and so on.

【技术实现步骤摘要】
集成检测传感器及触摸感应设备
本技术实施例信号检测技术，尤其涉及一种集成检测传感器及触摸感应设备。
技术介绍
运动和感觉功能的协调统一是实现假肢手自然、精准抓握物体的关键。当前的假肢技术为截肢者运动功能的恢复提供了各种可能，但感觉功能的恢复依然是个挑战。对于真实的人手，皮肤表面各类感受器获取感觉信息并编码，通过神经系统将这些信息传递至大脑；对于假肢手，则可用各类人工传感器检测感觉信号，经处理后，通过神经接口传递至大脑。因此，为了实现假肢手的感觉反馈，实现闭环控制，首先需要实现感觉信号检测。温度和力是假肢手最重要的两类感觉信息，存在于绝大多数假肢手的应用中。应用于假肢手中用于获取感觉信息的传感器，通常要具备易于集成(例如：轻、薄、柔软或者可拉伸)、结构简单、性能优良(例如：灵敏度高、频响稳定或者漂移低)、经久耐用、低能耗以及低成本等优点。目前，虽然对温度和力的检测方法有很多种，相关技术也比较成熟，但目前可集成到假肢手上用于信号检测的传感技术，在材料特性、信号精度、制作难度和成本等方面或多或少都存在欠缺。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种集成检测传感器及触摸感应设备，以提供一种微型化的，能够同时测量温度以及压力的集成检测传感器。第一方面，本技术实施例提供了一种集成检测传感器，包括，第一结构体、第二结构体以及粘接层，所述第一结构体，与测试物体直接接触，所述第二结构体，设置于所述第一结构体远离所述测试物体的一侧，所述粘接层，设置于所述第一结构体与所述第二结构体之间；所述第一结构体，包括相对设置的第一电极、第二电极、以及设置于所述第一电极与所述第二电极之间的第一柔性膜；所述第一柔性膜具有热释电效应以及压电效应，所述第一电极及所述第二电极构成的第一电极对用于输出温度和压力的混合测量信号；所述第二结构体，包括相对设置的第三电极、第四电极、以及设置于所述第三电极与所述第四电极之间的第二柔性膜；所述第二柔性膜具有压电效应，所述第三电极及所述第四电极构成的第二电极对用于输出单纯压力测量信号；所述粘接层，用于将所述第一结构体与所述第二结构体绝缘连接。进一步的，所述传感器还包括：信号处理模块；其中，所述第一电极对以及所述第二电极对分别与所述信号处理模块进行电连接；所述信号处理模块，用于获取所述第一电极对输出的所述温度和压力的混合测量信号，以及获取所述第二电极对输出的单纯压力测量信号；根据与所述第一电极对以及所述第二电极对的电连接方向，对所述温度和压力的混合测量信号以及所述单纯压力测量信号进行运算，获取单纯温度检测信号；分别输出所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号。进一步的，所述信号处理模块，还用于：对获取的所述第一电极对输出的所述温度和压力的混合测量信号，以及获取的所述第二电极对输出的单纯压力测量信号进行放大滤波；和/或在输出所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号之前，对所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号进行放大滤波。进一步的，所述第一柔性膜为铁电聚合物膜。进一步的，所述第二柔性膜为压电驻极体膜。进一步的，所述第一柔性膜的材料包括：聚偏氟乙烯或者聚偏氟乙烯的共聚物。进一步的，所述第二柔性膜的材料包括：聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、氟化乙烯离聚物或者聚四氟乙烯。进一步的，所述第一柔性膜的制备方法包括：旋涂法或者拉伸法。进一步的，所述第二柔性膜的制备方法包括：膨化法、模板法或者刻蚀法。进一步的，采用设定镀膜工艺，在所述第一柔性膜的两端形成所述第一电极对，以及在所述第二柔性膜的两端形成所述第二电极对；其中，所述设定镀膜工艺包括：蒸镀或者溅射。进一步的，所述第一结构体以及所述第二结构体通过柔性复合方式分别与所述粘接层进行复合；其中，所述柔性复合方式包括：粘贴、热压或者熔融。进一步的，所述第一电极设置于所述第一结构体中靠近所述测试物体的一侧，所述第二电极设置于所述第一结构体中远离所述测试物体的一侧；或者所述第一电极设置于所述第一结构体中远离所述测试物体的一侧，所述第二电极设置于所述第一结构体中靠近所述测试物体的一侧。进一步的，所述第三电极设置于所述第二结构体中靠近所述第一结构体的一侧，所述第四电极设置于所述第二结构体中远离所述第一结构体的一侧；或者所述第三电极设置于所述第二结构体中远离所述第一结构体的一侧，所述第四电极设置于所述第二结构体中靠近所述第一结构体的一侧。第二方面，本技术实施例还提供了一种触摸感应设备，包括本技术任意实施例所述的传感器。进一步的，所述触摸感应设备包括下述至少一项：假肢手、机器手以及人造皮肤。本技术实施例提供了一种集成检测传感器和触摸感应设备，通过使用具有热释电效应以及压电效应的第一柔性膜构造第一结构体，并使用仅具有压电效应的第二柔性膜构造第二结构体，可以最终得到一个能够同时测量温度及压力的柔性传感器，本技术实施例的技术方案解决了现有的集成温度和力的检测技术，在材料特性、信号精度、制作难度和成本等方面所存在的欠缺，实现了温度和力信号在单一传感器上同时检测。同时，该传感器具有质量轻，厚度薄，柔软可弯折，具有一定伸缩性且适用于皮肤表面的特点，可应用于智能皮肤、机器手、假肢手等领域。附图说明图1a是本技术实施例一中的一种集成检测传感器的结构示意图；图1b是本技术实施例一中的传感器所适用的信号处理模块所执行方法的流程图；图1c是本技术实施例一种信号处理模块的硬件结构示意图；图2是本技术实施例二中的一种集成检测传感器的结构示意图；图3是本技术实施例三中的一种触摸感应设备的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。为了便于后文理解，首先将本技术各实施例的集成检测传感器的产生背景以及技术构造思路进行简单介绍。如前所述，温度和力是假肢手最重要的两类感觉信息，存在于绝大多数假肢手动作中，并且通过力信号的检测，还能获取接触、脱离接触、压力大小等信息。温度和力信号的获取涉及传感材料开发、传感器设计封装、信号处理等方面的技术。对于温度的测量，热电阻通常采用金属材料，温度系数低从而灵敏度低，成本较高，并且容易断裂，金属材料易于氧化而变性；热敏电阻的输出一般是非线性的，因此测温范围窄，均匀性较差，存在较大的灵敏度漂移；热电偶利用两种导体构成一个回路，结构要求高并且比较复杂，且有一定的使用限制，不易做到微型化，很难满足假肢手、智能皮肤、机器手的应用环境。对于力的测量，电容式精度和线性度较高，但电路复杂，受电磁干扰大；电阻式灵敏度和信号稳定性受到一定限制；压电式制备工艺较高，且一般的压电材料(如聚偏氟乙烯PVDF，又称为铁电聚合物)的信号受温度影响，在抓握较热或较冷物体时，温度变化也会产生信号，干扰力信号的检测；此外，在假肢手的抓握中通常同时存在温度和力信号，由于两类信号的特征有较大区别，检测方法不同，在实际应用中往往采用多传感器组合或阵列的方式分别检测，因此存在一些不利因素，如结构复杂、信号干扰、不利于集成等。基于现有技术的上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成检测传感器，其特征在于，包括，第一结构体、第二结构体以及粘接层，所述第一结构体，与测试物体直接接触，所述第二结构体，设置于所述第一结构体远离所述测试物体的一侧，所述粘接层，设置于所述第一结构体与所述第二结构体之间；所述第一结构体，包括相对设置的第一电极、第二电极、以及设置于所述第一电极与所述第二电极之间的第一柔性膜；所述第一柔性膜具有热释电效应以及压电效应，所述第一电极及所述第二电极构成的第一电极对用于输出温度和压力的混合测量信号；所述第二结构体，包括相对设置的第三电极、第四电极、以及设置于所述第三电极与所述第四电极之间的第二柔性膜；所述第二柔性膜具有压电效应，所述第三电极及所述第四电极构成的第二电极对用于输出单纯压力测量信号；所述粘接层，用于将所述第一结构体与所述第二结构体绝缘连接。

【技术特征摘要】
1.一种集成检测传感器，其特征在于，包括，第一结构体、第二结构体以及粘接层，所述第一结构体，与测试物体直接接触，所述第二结构体，设置于所述第一结构体远离所述测试物体的一侧，所述粘接层，设置于所述第一结构体与所述第二结构体之间；所述第一结构体，包括相对设置的第一电极、第二电极、以及设置于所述第一电极与所述第二电极之间的第一柔性膜；所述第一柔性膜具有热释电效应以及压电效应，所述第一电极及所述第二电极构成的第一电极对用于输出温度和压力的混合测量信号；所述第二结构体，包括相对设置的第三电极、第四电极、以及设置于所述第三电极与所述第四电极之间的第二柔性膜；所述第二柔性膜具有压电效应，所述第三电极及所述第四电极构成的第二电极对用于输出单纯压力测量信号；所述粘接层，用于将所述第一结构体与所述第二结构体绝缘连接。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括：信号处理模块；其中，所述第一电极对以及所述第二电极对分别与所述信号处理模块进行电连接；所述信号处理模块，用于获取所述第一电极对输出的所述温度和压力的混合测量信号，以及获取所述第二电极对输出的单纯压力测量信号；根据与所述第一电极对以及所述第二电极对的电连接方向，对所述温度和压力的混合测量信号以及所述单纯压力测量信号进行运算，获取单纯温度检测信号；分别输出所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号。3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述信号处理模块，还用于：对获取的所述第一电极对输出的所述温度和压力的混合测量信号，以及获取的所述第二电极对输出的单纯压力测量信号进行放大滤波；和/或在输出所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号之前，对所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号进行放大滤波。4.根据权利要求1-3任一项所述的传感器，其特征在于，所述第一柔性膜为铁电聚合物膜。5.根据权利要求1-3任一项所述的传感器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：方鹏，田岚，张浩诗，李光林，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44