一种基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法技术

本发明专利技术属于柔性压力传感器技术领域，具体涉及一种基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法，包括如下步骤：S1、将平面螺旋电感与平面叉指电容组成的LC谐振回路，印刷于柔性基底上；S2、与检测线圈耦合产生谐振频率；S3、施加于柔性基底上的压力变化时，引起柔性基底电容变化；S4、LC谐振回路的谐振频率变化，从而实现无线无源压力检测。本发明专利技术采用LC耦合的方式，传感器可实现无线无源检测，且功耗低、使用寿命长；同时采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性衬底，可以满足可穿戴器件、电子皮肤、医疗检测等方面的应用；且本发明专利技术结构简单，易于加工。

A fabrication method of wireless passive flexible pressure sensor based on LC resonance

【技术实现步骤摘要】
一种基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法
本专利技术属于柔性压力传感器
，具体涉及一种基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法。
技术介绍
柔性压力传感器具有体积小，灵敏度高，可承受形变大等特点，在电子皮肤，医疗检测以及可穿戴设备等重要领域得到很好地应用。现有的电容式柔性压力传感器具有高灵敏度、快速的动态响应等优点，但都是采用有源结构，需在柔性基底上溅射金属电极，在实际应用中存在工作效率低、维护成本高以及能耗高等问题。所以要求无线无源的设计以避免当前有线结构传感器的应用缺点，扩大传感器的应用范围。目前，实现传感器无线无源的方式有：1)LC无线无源技术，通过检测天线与平面螺旋电感通过无线耦合建立联系，产生谐振频率；2)声表面波(SAW)技术，当传感器受到压力时，其压电基片会产生SAW，根据前后波的不同特性可以分析出传感器所受到的应变大小；3)射频识别技术(RFID)，在传感器上连接一种射频电路。工作时，阅读器上的高频模块中的发射器发射射频信号，应答器上的耦合元件接受到能量，激活应答器上的数据载体模块，然后把数据通过天线发送出去，被接收器接收到，以实现无线检测。后两种方法都需要复杂且昂贵的信号处理电路，相比之下LC谐振式器件具有制造工序少、线性度好、灵敏度高、信号处理电路简单、功耗低等优点，所以将LC谐振的方式应用于柔性压力传感器中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对有源柔性压力传感器在实际应用时，工作效率低、维护成本高以及能耗高等问题，提出的一种制作简单，使用寿命长，可广泛应用于电子皮肤、可穿戴设备、医疗检测的无线无源柔性压力传感器的设计方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法，包括如下步骤：S1、将平面螺旋电感与平面叉指电容组成的LC谐振回路，印刷于柔性基底上；S2、与检测线圈耦合产生谐振频率；S3、施加于柔性基底上的压力变化时，引起柔性基底电容变化；S4、LC谐振回路的谐振频率变化，从而实现无线无源压力检测。作为本专利技术所述的基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法的一种改进，在步骤S1中，所述柔性基底为聚二甲基硅氧烷。作为本专利技术所述的基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法的一种改进，所述柔性基底的介电常数为2.7。作为本专利技术所述的基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法的一种改进，在步骤S1中，所述柔性基底的长为45～55mm。在实际应用中，柔性基底的长优选为50mm。作为本专利技术所述的基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法的一种改进，在步骤S1中，所述柔性基底的宽为45～55mm。在实际应用中，柔性基底的宽优选为50mm。作为本专利技术所述的基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法的一种改进，在步骤S1中，所述柔性基底的高为0.2～0.4mm。在实际应用中，柔性基底的高优选为0.3mm。作为本专利技术所述的基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法的一种改进，在步骤S1中，所述平面螺旋电感共有7匝线圈。作为本专利技术所述的基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法的一种改进，在步骤S1中，所述平面螺旋电感的面积为900mm2。在实际应用中，线圈的长宽优选分别为30mm、30mm。作为本专利技术所述的基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法的一种改进，在步骤S1中，所述平面叉指电容共有16对叉指。作为本专利技术所述的基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法的一种改进，单个所述叉指结构的长宽分别为9.5mm、0.3mm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：一、本专利技术采用LC耦合的方式，传感器可实现无线无源检测，且功耗低、使用寿命长；二、本专利技术采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性衬底，可以满足可穿戴器件、电子皮肤、医疗检测等方面的应用；三、本专利技术结构简单，易于加工。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例中平面螺旋电感与平面叉指电容结构示意图；图2为本专利技术实施例中谐振频率随叉指电容长度变化曲线；其中：1-柔性基底；2-平面螺旋电感；3-平面叉指电容。具体实施方式如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明，但不作为对本专利技术的限定。实施例一种基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法，包括如下步骤：S1、将平面螺旋电感2与平面叉指电容3组成的LC谐振回路，印刷于柔性基底1上；本专利技术的平面螺旋电感与平面叉指电容结构如图1所示，采用丝网印刷的方法用银浆进行制备；S2、与检测线圈耦合产生谐振频率；S3、施加于柔性基底1上的压力变化时，引起柔性基底1电容变化；S4、LC谐振回路的谐振频率变化，从而实现无线无源压力检测。优选的，在步骤S1中，柔性基底1为聚二甲基硅氧烷。优选的，柔性基底1的介电常数为2.7。优选的，在步骤S1中，柔性基底1的长为45～55mm。在实际应用中，柔性基底1的长优选为50mm。优选的，在步骤S1中，柔性基底1的宽为45～55mm。在实际应用中，柔性基底1的宽优选为50mm。优选的，在步骤S1中，柔性基底1的高为0.2～0.4mm。在实际应用中，柔性基底1的高优选为0.3mm。优选的，在步骤S1中，平面螺旋电感2共有7匝线圈。优选的，在步骤S1中，平面螺旋电感2的面积为900mm2。在实际应用中，线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法，包括如下步骤：/nS1、将平面螺旋电感(2)与平面叉指电容(3)组成的LC谐振回路，印刷于柔性基底(1)上；/nS2、与检测线圈耦合产生谐振频率；/nS3、施加于柔性基底(1)上的压力变化时，引起柔性基底(1)电容变化；/nS4、LC谐振回路的谐振频率变化，从而实现无线无源压力检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法，包括如下步骤：
S1、将平面螺旋电感(2)与平面叉指电容(3)组成的LC谐振回路，印刷于柔性基底(1)上；
S2、与检测线圈耦合产生谐振频率；
S3、施加于柔性基底(1)上的压力变化时，引起柔性基底(1)电容变化；
S4、LC谐振回路的谐振频率变化，从而实现无线无源压力检测。


2.如权利要求1所述的基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法，其特征在于：在步骤S1中，所述柔性基底(1)为聚二甲基硅氧烷。


3.如权利要求2所述的基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法，其特征在于：所述柔性基底(1)的介电常数为2.7。


4.如权利要求1所述的基于LC谐振的无线无源柔性压力传感器的制作方法，其特征在于：在步骤S1中，所述柔性基底(1)的长为45～55mm。


5.如权利要求1所述的基于LC谐振的无线无源柔性...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨林，于仕辉，娄文涛，秦国轩，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12