本实用新型专利技术公开了一种传感器和应变栅制备装置，传感器包括基体、模数转换器、电极和应变栅；基体采用木材，模数转换器、电极和应变栅均设置在木材表面、模数转换器输入端连接两个电极，应变栅位于两个电极之间，应变栅两端分别与两个电极连接，应变栅采用三维多孔碳材料制成。应变栅制备装置，包括光纤激光器、真空腔、真空计和真空泵，真空腔为密闭腔体，顶部为透明玻璃，光纤激光器设置在真空腔顶部，光纤激光器输出端朝向真空腔内部，真空计和真空泵均与真空腔内部连通。传感器能够被降解，有利于环境的保护。于环境的保护。于环境的保护。
【技术实现步骤摘要】
一种传感器和应变栅制备装置
[0001]本技术属于传感器领域，涉及一种传感器和应变栅制备装置。
技术介绍
[0002]传统的传感器多以金属以及半导体为原材料制作。如压力传感器，压阻式压力传感器现主要以康铜作为敏感材料，半导体压力传感器以硅片作为基片，而温度传感器如双金属片式传感器、热电偶传感，均需要金属作为敏感器件，在满足使用要求的同时，废弃的传感器由于难以降解，带来了巨大的环境污染。
技术实现思路
[0003]本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种传感器和应变栅制备装置，传感器能够被降解，有利于环境的保护。
[0004]为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种传感器，包括基体、模数转换器、电极和应变栅；
[0006]基体采用木材，模数转换器、电极和应变栅均设置在木材表面、模数转换器输入端连接两个电极，应变栅位于两个电极之间，应变栅两端分别与两个电极连接，应变栅采用三维多孔碳材料制成。
[0007]优选的，应变栅采用温度应变栅。
[0008]优选的，应变栅采用压力应变栅。
[0009]优选的，应变栅采用气体应变栅。
[0010]优选的，木材正反两面均设置有一组模数转换器、电极和应变栅，木材正面的应变栅采用温度应变栅，木材背面的应变栅采用压力应变栅，木材上设置有数字信号处理器，两个模数转换器输出端均与数字信号处理器输入端连接。
[0011]进一步，木材背面设置有两个凸块，其中一个凸块设置在木材背面一端，另一个凸块设置在靠近木材背面另一端位置。
[0012]一种基于上述任意一项所述传感器的应变栅制备装置，包括光纤激光器、真空腔、真空计和真空泵，真空腔为密闭腔体，顶部为透明玻璃，光纤激光器设置在真空腔顶部，光纤激光器输出端朝向真空腔内部，真空计和真空泵均与真空腔内部连通。
[0013]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0014]本技术所述的传感器，将木材作为基体，使用三维多孔碳材料作为应变栅，三维多孔碳材料在受到压力与温度作用时可快速响应，电阻迅速发生变化，并且木材和三维多孔碳材料都具有可降解性，因此该传感器在不影响正常使用的前提下，能够被降解，有利于环境的保护。
[0015]进一步，在木材正反两面分别设置温度传感器和压力传感器，数字信号处理器上用于区分压力信号与温度信号，能够实现温度和压力传感器的集成，简化了器件结构，适用于需同时进行压力与温度传感的场合。
[0016]进一步，木材背面的两个凸块，一个设置在木材背面端部，另一个不设置在木材背面另一端部，能够避免受到压力的影响，干扰对温度信号的检测。
[0017]本技术所述的传感器制备装置，光纤激光器设置在顶部透明的密闭真空腔上方，能够采用激光对真空腔内的木材进行激光诱导加工，真空泵将真空腔抽真空，使木材不会燃烧，无需对木材进行阻燃处理，真空计对真空腔内的真空度进行监测，通过本装置能够对木材进行激光诱导加工。
附图说明
[0018]图1为本技术的集成压力、温度传感器的立体图；
[0019]图2为本技术的集成压力、温度传感器的俯视图；
[0020]图3为本技术的集成压力、温度传感器的仰视图；
[0021]图4为本技术的制备装置结构示意图；
[0022]图5为本技术的激光标刻的温度应变栅图案；
[0023]图6为本技术的激光标刻的压力应变栅图案；
[0024]图7为本技术的将未加载、加载2Kg、4Kg、6Kg和8Kg砝码分别放在传感器压力传感区域，电阻值随质量变化图；
[0025]图8为本技术的压力传感器重复施加2Kg砝码，压力传感器电阻变化图；
[0026]图9为本技术的对压力传感器重复加载与卸载2Kg砝码过程，共重复300次，压力传感器电阻变化图；
[0027]图10为本技术的将未加载、加载2Kg、4Kg、6Kg和8Kg砝码分别放在传感器上置于温控箱中，电阻值随温度变化图。
[0028]其中：1
‑
光纤激光器；2
‑
真空腔；3
‑
真空计；4
‑
木材；5
‑
真空阀门；6
‑
真空泵；7
‑
施压位置；8
‑
数字信号处理器；9
‑
模数转换器；10
‑
电极；11
‑
温度应变栅；12
‑
导线；13
‑
压力应变栅；14
‑
凸块。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本技术做进一步详细描述：
[0030]本技术所述的传感器，包括基体、模数转换器9、电极10和应变栅。
[0031]基体采用木材4，整个木材4作为绝缘区域，模数转换器9、电极10和应变栅均设置在木材4表面、模数转换器9输入端连接两个电极10，应变栅位于两个电极10之间，应变栅两端分别与两个电极10连接，应变栅采用三维多孔碳材料制成。
[0032]本实施例的木材4采用松木，两个电极10之间为矩形，面积小于等于15mm2，应变栅的栅长为18
±
1mm，栅宽为13
±
1.1mm，栅间距为1.5
±
0.1mm，栅丝直径为0.5
±
0.1mm。
[0033]应变栅可以采用温度应变栅11、压力应变栅13或气体应变栅。
[0034]温度应变栅11的图案如图5所示，压力应变栅13的图案如图6所示。
[0035]并且如图1所示，可以将温度和压力传感器集成，木材4正反两面均设置有一组模数转换器9、电极10和应变栅，木材4上设置有数字信号处理器8，两个模数转换器9输出端均与数字信号处理器8输入端连接。模数转换器9用于将模拟信号转换为数字信号，数字信号处理器8用于区分压力信号与温度信号。
[0036]如图2所示，木材4正面的应变栅采用温度应变栅11，作为温度传感器，温度应变栅11位于木材4端部，木材4正面的偏中心位置作为施压位置7。
[0037]如图3所示，木材4背面的应变栅采用压力应变栅13，作为压力传感器，木材4背面设置有两个凸块14，其中一个凸块14设置在木材4背面一端，另一个凸块14设置在靠近木材4背面另一端位置，两个凸块14对称分布在施压位置7两侧。
[0038]木材4同一面的两个电极10的长宽为5mm和3mm，两个电极10的间距为9.5mm，栅格总宽度为10.5mm，单个栅格的宽度为0.5mm，压力应变栅13中，每节的应变栅的长度为3mm。
[0039]如图4所示，所述传感器应变栅的制备装置包括光纤激光器1、真空腔2、真空计3、真空阀门5和真空泵6。
[0040]真空腔2为密闭腔体，顶部为透明玻璃，光纤激光器本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种传感器，其特征在于，包括基体、模数转换器(9)、电极(10)和应变栅；基体采用木材(4)，模数转换器(9)、电极(10)和应变栅均设置在木材(4)表面、模数转换器(9)输入端连接两个电极(10)，应变栅位于两个电极(10)之间，应变栅两端分别与两个电极(10)连接，应变栅采用三维多孔碳材料制成。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，应变栅采用温度应变栅(11)。3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，应变栅采用压力应变栅(13)。4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，应变栅采用气体应变栅。5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，木材(4)正反两面均设置有一组模数转换器(9)、电极(10)和应变栅，木材(4)正面的应变栅采用温度应变栅...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晨，杨研伟，夏田，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：新型
国别省市：
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