一种高灵敏度仿生侧线水流水压感知阵列结构制造技术

本发明专利技术公开了一种高灵敏度仿生侧线水流水压感知阵列结构，基体上部分纤毛结构嵌套在所述支架的空腔内，仿生敏感顶将基体上部分纤毛结构和支架包覆连接，至少每5个仿生传感器分别贴附于管道上盖板上部和仿生局部收缩管道腔内，均沿长度方向成阵列分布，对应组成仿生表面神经丘感知阵列和仿生管道神经丘感知阵列，分别用于感知水流变化和压力梯度差。管道上盖板沿其长度方向开有通孔，管道上盖板底部与所述仿生局部收缩管道上部通过防水密封胶结合。能够有效增加局部流速，采用吸水性较强的多孔水凝胶材料制作仿生敏感顶结构和树冠状骨架支架结合，能有效提升水与感知单元结构的相互作用力以提升其传感响应信号，从而有效提升其探测灵敏度和精度。效提升其探测灵敏度和精度。效提升其探测灵敏度和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度仿生侧线水流水压感知阵列结构


[0001]本专利技术属于水下传感器
，具体涉及一种高灵敏度仿生侧线水流水压感知阵列。

技术介绍

[0002]水下装备技术的不断进步以及其所在水下环境的复杂性，加强了水下装备对环境感知能力的需求，传统的水下航行器或水下机器人的探测方法存在一些缺陷，比如声纳探测方式容易产生探测盲区,摄像和激光探测方式则较易受到视觉的约束，感知信号也较为单一，无法对近距的扰动进行感知，更无法较好地判断周围环境的变化，然而，水下探测技术又是海战等所需装备的重要手段。
[0003]鱼类经过亿万年的进化，凭借着极强的感知能力躲避天敌以及捕获猎物，具备了超灵敏的水下感知能力。侧线系统是鱼类重要的感知器官，引起了各领域学者的高度关注，侧线器官包括表面神经丘和管道神经丘，前者主要感知表面水流信息，后者用来感知水压差等信息，从而综合判断出周围环境的变化。仿生侧线传感器对于水下航行器探测研究具有非常关键的意义，但目前的仿生侧线传感器均是单独研究表面神经丘或管道神经丘，并且其探测灵敏度和精度与真实鱼类还存在较大的差距，现代水下航行器的探测精度还需进一步地提升，因此亟需研制高精度高灵敏度的水流水压探测传感器来对非声探测技术以及新型水下传感器研究领域进行一定的补充，以促进未来水下航行器探测技术的发展，从而使其广泛应用于民用和军用事业。

技术实现思路

[0004]针对以上问题，本专利技术的目的是模仿鱼类的侧线感知器官，提供一种结构简单，具有高精度探测能力的仿生侧线水流水压感知阵列，即模仿鱼类的表面神经丘和具有局部收缩结构的管道神经丘进行设计，并将其集成到一个整体结构上，以补充前期仅仅对表面神经丘结构或管道神经丘结构进行单一研究的缺陷，高精度感知水流水压变化以更加全面地实现对目标探测的功能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种高灵敏度仿生侧线水流水压感知阵列，
[0006]包括仿生局部收缩管道、管道上盖板、仿生传感器，所述仿生传感器包括感知单元、支架、仿生敏感顶，所述感知单元包括基体和电极，所述基体上部分纤毛结构嵌套在所述支架的空腔内，并与与其固定连接，所述仿生敏感顶将所述基体上部分纤毛结构和所述支架包覆连接。至少每5个所述仿生传感器分别固定于所述管道上盖板上部和仿生局部收缩管道腔内，均沿长度方向成阵列分布，对应构成仿生表面神经丘感知阵列和仿生管道神经丘感知阵列，分别用于感知水流变化和压力梯度差。所述管道上盖板沿其长度方向开有通孔。所述管道上盖板底部与所述仿生局部收缩管道上部通过防水密封胶结合。
[0007]进一步地，所述仿生局部收缩管道结构为矩形，也可为半圆形、梯形等。
[0008]进一步地，所述仿生局部收缩管道腔内的局部凸出结构为半圆柱形，也可为长方
体或梯形等，每一侧凸出结构最长尺寸应选择为管道宽度的五分之一～八分之三，并且所述仿生局部收缩管道腔内的局部凸出结构沿长度方向的两侧保持形状、大小完全一样且相对位置设计，每一侧的局部凸出结构均至少为5处，且呈阵列排布。
[0009]进一步地，所述管道上盖板的阵列通孔至少为6个。
[0010]进一步地，所述仿生表面神经丘感知阵列至少由5个仿生传感器分别贴附固定在所述管道上盖板的两两通孔之间。
[0011]进一步地，所述仿生管道神经丘感知阵列至少由5个仿生传感器分别贴附固定在所述仿生局部收缩管道沿长度两侧相对的局部凸出结构之间。
[0012]进一步地，所述仿生传感器较优选择离子聚合物材料。
[0013]进一步地，所述基体上呈圆周阵列镀有互不相连的4个电极，两两分别成形一对传感信号输出组。
[0014]进一步地，所述感觉顶为通过滴铸工艺制备的多孔亲水水凝胶材料。
[0015]进一步地，所述支架为树冠状骨架结构。
[0016]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点：
[0017](1)本专利技术模仿鱼类侧线管道神经丘的管道收缩结构，通过改变侧线管道的形态影响管道侧线系统的传感性能，设计了仿生局部收缩管道，能够有效增加局部流速，从而增强管道神经丘内部仿生传感器的感知灵敏度和精度；
[0018](2)本专利技术采用吸水性较强的多孔水凝胶材料制作仿生敏感顶结构，可有效增加水与感知单元结构的相互作用力以提升其传感响应特性，并采用树冠状骨架结构有助于多孔水凝胶溶液在滴铸过程中形成上大下小的长球形结构，以增大整个仿生敏感顶结构与水接触的表面积，从而进一步增强其探测灵敏度；
[0019](3)本专利技术将表面神经丘和管道神经丘集成为一个整体，可同时测量水流速度和压力差，通过探测到的流速和压力差信息能够更加准确地获取到流场信息，保证了信息探测的有效性。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例一种高灵敏度仿生侧线水流水压感知阵列结构组合及单个仿生传感器爆炸图；
[0021]图2是本专利技术实施例无仿生敏感顶的仿生传感器示意图：(a)三维立体图(b)俯视图以及局部放大图；
[0022]图3是本专利技术实施例仿生局部收缩管道腔内的局部凸出结构示意图：(a)半圆形(b)方形(c)半梯形；
[0023]图中标号名称：
[0024]1、仿生局部收缩管道，2、管道上盖板，3、仿生传感器，31、感知单元，32、支架，33、仿生敏感顶，31
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1、基体，31
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2、电极，3
‑
1、仿生表面神经丘感知阵列，3
‑
2、仿生管道神经丘感知阵列。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案和优点全面、清晰的展现出来，下面将结合实施例和
附图对本专利技术作进一步的详细说明。需要提前说明的是，所给出的示意性实施方式及其附图仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0026]本专利技术的目的是模仿鱼类的侧线感知器官，提供一种结构简单、制作简易、高精度的仿生侧线水流水压感知阵列，即同时模仿鱼类侧线管道神经丘的管道局部收缩结构和鱼类侧线纤毛结构上的仿生敏感顶结构以有效提升感知灵敏度和精度，并将管道神经丘和表面神经丘集成为在一个结构上，可实现同时感知水流水压的变化。
[0027]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0028]图1
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图2分别为仿生侧线感知阵列的结构组合及单个仿生传感器放大图和无仿生敏感顶的仿生传感器示意图，该阵列结构主要包括仿生局部收缩管道1、管道上盖板2、仿生传感器3，所述仿生传感器3包括感知单元31、支架32、仿生敏感顶33，所述感知单元包括基体31
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1和电极31
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2，所述基体31
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1的上部分纤毛结构嵌套在所述支架32的空腔内，并与与其固定连接，所述仿生敏感顶33将所述基体31
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1的上部分纤毛结构和所述支架32包覆连接。至少每5个所述仿生传感器3分别贴附于所述管道上盖板2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度仿生侧线水流水压感知阵列结构，包括仿生局部收缩管道、管道上盖板、仿生传感器，仿生传感器包括感知单元、支架、仿生敏感顶，感知单元包括基体和电极，其特征在于，基体上部分纤毛结构嵌套在支架的空腔内，并与与其固定连接，仿生敏感顶将基体上部分纤毛结构和所述支架包覆连接，至少每5个仿生传感器分别固定于管道上盖板上部和仿生局部收缩管道腔内，均沿长度方向成阵列分布，对应构成仿生表面神经丘感知阵列和仿生管道神经丘感知阵列，分别用于感知水流变化和压力梯度差，管道上盖板沿其长度方向开有通孔，管道上盖板底部与所述仿生局部收缩管道上部通过防水密封胶结合。2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度仿生侧线水流水压感知阵列结构，其特征在于，仿生局部收缩管道结构为矩形，半圆形或梯形。3.根据权利要求1所述的一种高灵敏度仿生侧线水流水压感知阵列结构，其特征在于，仿生局部收缩管道腔内的局部凸出结构为半圆柱形、长方体或梯形，每一侧凸出结构最长尺寸应选择为管道宽度的五分之一～八分之三，并且仿生局部收缩管道腔内的局部凸出结构沿长度方向的两侧保持形状、大小完全一样且相对位置设计，每一侧的局部凸出结构均至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡桥，杨倩，朱子才，刘钰，李思虎，李怡昕，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：