表面应变检测装置及其表面应变传感器制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种表面应变传感器，包括:光反射膜(11)，用于随待测表面的压力变化而发生形变；透明连接层(12)，与光反射膜(11)层叠设置；第一光纤阵列(13)和第二光纤阵列(14)，均包括多根光纤(131，141)，多根光纤(131，141)的第一端均与透明连接层(12)连接，且多根光纤(131，141)与透明连接层(12)的多个连接位置在透明连接层(12)上呈矩阵分布；光发射器阵列(15)，包括多个光发射器(151)，光发射器(151)与第一光纤阵列(13)中的多根光纤(131)的第二端一一对应连接；光接收器阵列(16)，包括多个光接收器(161),光接收器(161)与第二光纤阵列(141)中的多根光纤(141)的第二端一一对应连接，能够提高表面应变检测的精度，避免外界干扰。

Surface Strain Detection Device and Surface Strain Sensor

The invention discloses a surface strain sensor, which comprises: a light reflecting film (11) for deformation with the change of pressure on the surface to be measured; a transparent connecting layer (12) for stacking with a light reflecting film (11); a first optical fiber array (13) and a second optical fiber array (14), all of which include multiple optical fibers (131, 141), and the first end of multiple optical fibers (131, 141) are connected with a transparent connecting layer (12), and multiple optical fibers (131, 141) are connected with a transparent connecting layer (12). The multiple connection positions of the optical fiber (131, 141) and the transparent connection layer (12) are matrix distributed on the transparent connection layer (12); the light emitter array (15) includes multiple light emitters (151), and the light emitter (151) is connected to the second end of the multiple optical fibers (131) in the first optical fiber array (13); the optical receiver array (16) includes multiple optical receivers (161), and the optical receiver (161) is connected to the second optical fiber array. The second end of multiple optical fibers (141) in column (141) is connected one by one, which can improve the accuracy of surface strain detection and avoid external interference.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面应变检测装置及其表面应变传感器
本专利技术涉及表面传感
，特别是涉及一种表面应变检测和装置及其表面应变传感器。
技术介绍
表面应变传感器是用于检测待测表面的形变压力等静态或者动态的数据的传感器，其在医疗和工业机器人中应用尤为广泛。例如，利用表面应变传感器检测人体的脉搏。以检测脉搏为例，脉诊是中医四诊之一，在中医四诊中占有非常重要的地位。中医脉诊通常的做法是中医师用手指触压患者寸口桡动脉处，通过手指施加浮、中、沉等不同的压力来感受患者脉搏波的变化。对应于浮、中、沉等压力而产生的一系列的包含了脉搏的位置、强弱、趋势、形状、宽度和节律等信息的脉搏波，我们称之为脉象。通过脉象信息，中医就可以了解病人的生理状态。但是长期以来，中医理论对于这些脉象的描述都是采用自然现象比喻的方法，这种描述方法存在很大的主观性，造成了脉象的概念非常笼统、模糊，使诊断过程难以再现，并且很难学习和掌握。为了解决传统中医脉诊的缺点，多年以来，许多研究工作者在脉诊的客观化方面做出了不懈的努力。中医脉诊的客观化的关键是高质量脉象信号的获取。随着传感器技术的不断进步，己经设计出了越来越多的脉象传感器，现有的中医脉象仪或脉象采集传感器主要采用压力传感器，例如压电薄膜传感器，现有的压电薄膜传感器的检测原理为薄膜发生形变时薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号(电荷或电压)，并且同拉伸或弯曲的形变成比例，从而可以检测到表面的形变。然而，压电薄膜传感器电极表面很容易受到人体静电或者外界电磁场的干扰导致检测的数据不准确。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种表面应变检测装置和表面应变传感器，能够提高表面应变检测的精度，避免外界干扰。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种表面应变传感器，表面应变传感器包括：光反射膜，用于随待测表面的压力变化而发生形变；透明连接层，与光反射膜层叠设置；第一光纤阵列和第二光纤阵列，均包括多根光纤，多根光纤的第一端均与透明连接层连接，且多根光纤与透明连接层的多个连接位置在透明连接层上呈矩阵分布；光发射器阵列，包括多个光发射器，光发射器与第一光纤阵列中的多根光纤的第二端一一对应连接；光接收器阵列，包括多个光接收器，光接收器与第二光纤阵列中的多根光纤的第二端一一对应连接；其中，光反射膜的反光面朝向透明连接层，光发射器用于发射光线，光接收器用于接收由光反射膜反射回的光线，以使得一处理器能够根据发射光线的光发射器在光发射器阵列中的位置和接收到光线的光接收器的在光接收器阵列中的位置的一一对应关系获取表征待测表面的实时形变的电信号。为解决上述技术问题，本专利技术采用的又一个技术方案是：提供一种表面应变检测装置，表面应变检测装置包括表面应变传感器和处理器，表面应变传感器包括：光反射膜，用于随待测表面的压力变化而发生形变；透明连接层，与光反射膜层叠设置；第一光纤阵列和第二光纤阵列，均包括多根光纤，多根光纤的第一端均与透明连接层连接，且多根光纤与透明连接层的多个连接位置在透明连接层上呈矩阵分布；光发射器阵列，包括多个光发射器，光发射器与第一光纤阵列中的多根光纤的第二端一一对应连接；光接收器阵列，包括多个光接收器，光接收器与第二光纤阵列中的多根光纤的第二端一一对应连接；其中，光反射膜的反光面朝向透明连接层，光发射器用于发射光线，光接收器用于接收由光反射膜反射回的光线；处理器与多个光发射器和多个光接收器均电连接，用于根据发射光线的光发射器在光发射器阵列中的位置和接收到光线的光接收器的在光接收器阵列中的位置的一一对应关系获取表征待测表面的实时形变的电信号。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术通过设置表面应变传感器，表面应变传感器包括：光反射膜，用于随待测表面的压力变化而发生形变；透明连接层，与光反射膜层叠设置；第一光纤阵列和第二光纤阵列，均包括多根光纤，多根光纤的第一端均与透明连接层连接，且多根光纤与透明连接层的多个连接位置在透明连接层上呈矩阵分布；光发射器阵列，包括多个光发射器，光发射器与第一光纤阵列中的多根光纤的第二端一一对应连接；光接收器阵列，包括多个光接收器，光接收器与第二光纤阵列中的多根光纤的第二端一一对应连接；其中，光反射膜的反光面朝向透明连接层，光发射器用于发射光线，光接收器用于接收由光反射膜反射回的光线，以使得一处理器能够根据发射光线的光发射器在光发射器阵列中的位置和接收到光线的光接收器的在光接收器阵列中的位置的一一对应关系获取表征待测表面的实时形变的电信号，由于前端采用光信号接收待测物体表面的形变，因此，能够避免外界干扰且能够提高表面应变检测的精度。附图说明图1是本专利技术第一实施例表面应变传感器的结构示意图；图1a是本专利技术实施例透明连接层的俯视结构示意图；图2是本专利技术实施例表面应变传感器的原理示意图；图3是本专利技术第二实施例表面应变传感器的结构示意图；图4是本专利技术第三实施例表面应变检测装置的结构示意图；图5是本专利技术第四实施例表面应变检测装置的结构示意图；图6是图5中表面应变检测装置的部分分解示意图；图7是本专利技术第五实施例的表面应变检测装置的结构示意图；图8是图7中的表面应变检测装置的部分分解结构示意图。具体实施方式请一并参阅图1和图1a，图1是本专利技术第一实施例表面应变传感器的结构示意图，图1a是本专利技术实施例透明连接层的俯视结构示意图。在本实施例中，表面应变传感器包括光发射膜11、透明连接层12、第一光纤阵列13、第二光纤阵列14、光发射器阵列15以及光接收器阵列16。光反射膜11的反光面朝向透明连接层12。光反射膜11用于在测量时随待测表面的压力变化而发生形变。透明连接层12与光反射膜11层叠设置，透明连接层12设置在光反射膜11远离待测表面的一面。第一光纤阵列13包括多根光纤131，第二光纤阵列14包括多根光纤141。多根光纤131和多根光纤141的第一端均与透明连接层12连接。图1中仅示出一个维度的多根光纤131或141，本领域技术人员不难理解，实际应该是两个维度的。如图1a所示，第一光纤阵列13和第二光纤阵列14分开设置，例如，第一光纤阵列13连接于透明连接层12上的左半侧区域，而第二光纤阵列14连接于透明连接层12上的右半侧区域。透明连接层12的左半侧区域纵横两个维度均设置多根光纤131，透明连接层12的右半侧区域纵横两个维度均设置多根光纤141。多根光纤141与透明连接层12的右半侧区域的多个连接位置在透明连接层12上呈矩阵分布，多根光纤131与透明连接层12的左半侧区域的多个连接位置在透明连接层12上呈矩阵分布。光发射器阵列15包括多个光发射器151，光发射器151与第一光纤阵列13中的多根光纤131的第二端一一对应连接。光接收器阵列16包括多个光接收器161，光接收器161与第二光纤阵列14中的多根光纤141的第二端一一对应连接。光发射器151用于发射光线，光接收器161用于接收由光反射膜11反射回的光线，以使得一处理器能够根据发射光线的光发射器151在光发射器阵列15中的位置和接收到光线的光接收器161的在光接收器阵列16中的位置的一一对应关系获取表征待测表面的实时形变的电信号。在一种实施方式中，处理器根据每一光发射器151在光发射器阵列15中的对应位置对光发射器15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面应变传感器，其特征在于，所述表面应变传感器包括：光反射膜，用于随待测表面的压力变化而发生形变；透明连接层，与所述光反射膜层叠设置；第一光纤阵列和第二光纤阵列，均包括多根光纤，所述多根光纤的第一端均与所述透明连接层连接，且所述多根光纤与所述透明连接层的多个连接位置在所述透明连接层上呈矩阵分布；光发射器阵列，包括多个光发射器，所述光发射器与所述第一光纤阵列中的多根光纤的第二端一一对应连接；光接收器阵列，包括多个光接收器，所述光接收器与所述第二光纤阵列中的多根光纤的第二端一一对应连接；其中，所述光反射膜的反光面朝向所述透明连接层，所述光发射器用于发射光线，所述光接收器用于接收由所述光反射膜反射回的光线，以使得一处理器能够根据发射光线的光发射器在所述光发射器阵列中的位置和接收到光线的光接收器的在所述光接收器阵列中的位置的一一对应关系获取表征所述待测表面的实时形变的电信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种表面应变传感器，其特征在于，所述表面应变传感器包括：光反射膜，用于随待测表面的压力变化而发生形变；透明连接层，与所述光反射膜层叠设置；第一光纤阵列和第二光纤阵列，均包括多根光纤，所述多根光纤的第一端均与所述透明连接层连接，且所述多根光纤与所述透明连接层的多个连接位置在所述透明连接层上呈矩阵分布；光发射器阵列，包括多个光发射器，所述光发射器与所述第一光纤阵列中的多根光纤的第二端一一对应连接；光接收器阵列，包括多个光接收器，所述光接收器与所述第二光纤阵列中的多根光纤的第二端一一对应连接；其中，所述光反射膜的反光面朝向所述透明连接层，所述光发射器用于发射光线，所述光接收器用于接收由所述光反射膜反射回的光线，以使得一处理器能够根据发射光线的光发射器在所述光发射器阵列中的位置和接收到光线的光接收器的在所述光接收器阵列中的位置的一一对应关系获取表征所述待测表面的实时形变的电信号。2.根据权利要求1所述的表面应变传感器，其特征在于，所述光反射膜包括压力应变薄膜和设置在所述压力应变薄膜远离所述透明连接层的表面的反射镀层。3.根据权利要求2所述的表面应变传感器，其特征在于，所述反射镀层为银镀层。4.根据权利要求1所述的表面应变传感器，其特征在于，所述透明连接层包括透明柔性基层和透明连接基质层，所述透明柔性基层设置于所述光反射膜远离所述待测表面的表面，所述透明连接基质层设置于所述透明柔性基层远离所述光反射膜的表面，所述多根光纤的第一端均与所述透明连接基质层连接，且所述多根光纤与所述透明连接基质层的多个连接位置在所述透明连接基质层上呈矩阵分布。5.根据权利要求2所述的表面应变传感器，其特征在于，所述透明连接基质层为硬材质，以保证所述多根光纤与所述透明连接基质层的多个连接位置不随所述待测表面的压力变化而变化。6.根据权利要求1所述的表面应变传感器，其特征在于，所述表面应变传感器进一步包括设置在所述光反射膜远离所述透明连接层表面的柔性保护层，在压力测量时，所述柔性保护层紧贴在所述待测表面。7.根据权利要求1所述的表面应变传感器，其特征在于，所述表面应变传感器为脉搏传感器或者触觉传感器。8.一种表面应变检测装置，其特征在于，所述表面应变检测装置包括表面应变传感器和处理器，所述表面应变传感器包括：光反射膜，用于随待测表面的压力变化而发生形变；透明连接层，与所述光反射膜层叠设置；第一光纤阵列和第二光纤阵列，均包括多根光纤，所述多根光纤的第一端均与所述透明连接层连接，且所述多根光纤与所述透明连接层的多个连接位置在所述透明连接层上呈矩阵分布；光发射器阵列，包括多个光发射器，所述光发射器与所述第一光纤阵列中的多根光纤的第二端一一对应连接；光接收器阵列，包括多个光接收器，所述光接收器与所述第二光纤阵列中的多根光纤的第二端一一对应连接；其中，所述光反射膜的反光面朝向所述透明连接层，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞燕明，
申请(专利权)人：深圳市得道健康管理有限公司，北京云天元科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44