一种基于多孔材料巨挠曲电效应的多种载荷传感器及载荷解耦方法技术

本发明专利技术涉及传感器领域，具体涉及一种基于多孔材料巨挠曲电效应的多种载荷传感器及载荷解耦的方法。其中，该传感器包括电介质基底、阵列多孔结构、金属电极、导线。基于多孔电介质材料的巨挠曲电效应，即多孔材料在受到任意形式载荷的时候均会产生电信号，并且电信号相较于实体结构更大，可以针对压缩、弯曲、剪切、冲击等载荷形式设计载荷传感器。同时由于现实载荷往往是多轴的，该发明专利技术依据多孔电介质材料的电信号输出与受力的线性关系，通过分别收集正交平面上电信号的方式设计了完善的解耦方法将其分解从而得到详细的载荷大小、方向，本发明专利技术可以有效地改善现有的传感器需要外接电源、成本高、易受环境影响、易腐蚀的问题，并且具有质量轻、灵敏度高、精度高以及能够吸能的优点。精度高以及能够吸能的优点。精度高以及能够吸能的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多孔材料巨挠曲电效应的多种载荷传感器及载荷解耦方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，具体为一种基于多孔材料巨挠曲电效应的多种载荷传感器及载荷解耦方法。

技术介绍

[0002]挠曲电效应作为一种具有独特优势和性质的新型力电耦合效应，能够定量地描述极化场与应变梯度的线性关系。相比较于其他力电耦合效应，挠曲电效应普遍存在于所有电介质材料中，不受材料的中心对称性影响。并且挠曲电效应不受温度的限制，相比较于压电效应在材料居里温度以上时的失效，挠曲电效应在温度远高于材料居里温度时仍然存在。因此基于挠曲电效应制备的传感器在选材方面不受限制，可以根据环境的需要以及应用的需要更加合理的选材。挠曲电效应的表达式为：
[0003][0004]在多孔材料中，由于多孔材料本身微结构在受到任意形式的载荷是均会发生非均匀应变，因此在受到宏观均匀的载荷时也会发生挠曲电效应，产生极化场，并且输出的电信号与载荷成线性关系。并且由于挠曲电效应具有尺寸效应，随着尺寸的缩小其电信号输出会增大，因此对于多孔材料中的微结构其产生的电信号相当可观，这为基于多孔材料巨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多孔材料巨挠曲电效应的多种载荷传感器，所述传感器利用多孔电介质材料的巨挠曲电效应来实现，其特征在于：所述传感器包括电介质基底(1)，该电介质基底(1)上粘接阵列多孔结构(2)，阵列多孔结构(2)包括多个单体，在阵列多孔结构(2)的每个单体上选择至少三个法向不共面的表面，在上述表面覆盖金属电极(3)，每个金属电极(3)上均由导线(4)引出用于输出电信号。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述传感器用于多种载荷形式，所述载荷形式为压缩、弯曲、剪切或冲击。3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述电介质基底(1)采用电介质材料，包括聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、氧化铝陶瓷、锆酸钡陶瓷或锆酸钙陶瓷。所述阵列多孔结构(2)的材料内部具有微结构；所述阵列多孔结构(2)采用电介质材料。4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述阵列多孔结构(2)中掺杂一定质量分数的高介电常数陶瓷粉末，所述高介电常数陶瓷粉末包括钛酸钡、钛酸锶钡或钛酸铜钙。5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述阵列多孔结构(2)的形状是任意凸多面体。6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述至少三个法向不共面的表面为至少三个正交平面或者当阵列多孔结构(2)的单体为无正交平面的形状时，通过布尔操...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵丽华，苏恒昌，王建祥，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：