本发明专利技术提供双电容应变式传感器及其制备方法，以及呼吸监测带。双电容应变式传感器呈层叠结构，自下而上依次包括第一封装层、第一导电层、第一介电层、第二导电层、第二介电层、第三导电层与第二封装层；第一导电层与第二导电层构成电容传感单元，第三导电层与第二导电层构成传感单元，即，在层叠方向由两个电容传感单元组成，为双电容传感单元；并且，各层由两个结构相同的单元组成，即，整体呈两个对称的双电容传感单元，因而大大增加了单位应变下的电容分辨率，提高了传感器的检测精度，可设置在呼吸带上用于呼吸监测。在呼吸带上用于呼吸监测。
【技术实现步骤摘要】
双电容应变式传感器及其制备方法，以及呼吸监测带
[0001]本专利技术涉及传感技术与可穿戴技术，特别涉及一种双电容应变式传感器、其制备方法与呼吸监测带。
技术介绍
[0002]电容应变传感器被广泛用于应力检测，高精度的电容应变传感器是提高应力检测的关键因素之一，尤其是对于微弱应力检测以及高噪声背景下的应力检测具有重要意义。
[0003]呼吸作为人体重要的生理参数之一能够反映人体的健康状况。在疾病预防与检测、运动、气息训练等中均需要呼吸监测。现有呼吸监测方法主要包括以下四种：(1)穿戴于口鼻的流量型呼吸监测面罩，缺点是不便携以及不适宜长久穿戴；(2)陀螺仪或平面薄膜压力传感器，使用时放置于床等平面环境，通过呼吸产生的震动监测呼吸，缺点是无法穿戴和长时间使用；(3)电阻式应变传感器，使用时放置于胸部或者腹部，通过测量呼吸产生的拉伸应变监测呼吸，可长期穿戴，但是电阻式应变传感器的线性度较差、小应变下的分辨率低，因此信噪比较低；(4)电感式应变传感器，使用时放置于胸部或者腹部，通过测量呼吸产生的拉伸应变监测呼吸，制备简单，穿戴舒适，但是电感式应变传感器的电子监测设备较大，呼吸信噪比低，对使用场景要求较高，无法长期穿戴使用。因此，高信噪比、可长期穿戴的智能呼吸监测器具有良好的应用前景。
技术实现思路
[0004]针对上述技术现状，本专利技术提供一种双电容应变式传感器，具有高检测精度。
[0005]本专利技术提供的技术方案是：一种双电容应变式传感器，如图1、2所示，呈层叠结构，自下而上依次包括第一封装层11、第一导电层21、第一介电层31、第二导电层22、第二介电层32、第三导电层23与第二封装层12；
[0006]所述第一导电层21由两个结构相同的第一导电单元组成，称为第一导电单元A与第一导电单元B，第一导电单元A与第一导电单元B之间存在间距，形成对称分布；并且，第一导电单元由第一导电体210与第一凸出结构211组成；
[0007]所述第二导电层22由两个结构相同的第二导电单元组成，称为第二导电单元A与第二导电单元B，第二导电单元A与第二导电单元B之间存在间距，形成对称分布；并且，第二导电单元由第二导电体220与第二凸出结构221组成；
[0008]所述第三导电层23由两个结构相同的第三导电单元组成，称为第三导电单元A与第三导电单元B，第三导电单元A与第三导电单元B之间存在间距，形成对称分布；并且，第三导电单元由第三导电体230与第三凸出结构231组成；
[0009]所述第一介电层31由第一介电单元A与第一介电单元B组成，第一介电单元A完全覆盖第一导电体A的第一导电体210而未完全覆盖第一导电体A的第一凸出结构211；第一介电单元B完全覆盖第一导电体B的第一导电体210而未完全覆盖第一导电体B的第一凸出结构211；
[0010]所述第二介电层32由第二介电单元A与第二介电单元B组成，第二介电单元A完全覆盖第二导电体A的第二导电体220而未完全覆盖第二导电体A的第二凸出结构221，并且未完全覆盖第一导电体A的第一凸出结构221；第二介电单元B完全覆盖第二导电体B的第二导电体220而未完全覆盖第二导电体B的第二凸出结构221，并且未完全覆盖第一导电体B的第一凸出结构221；
[0011]各层经层叠后，第一导电单元A的第一凸出结构211与第二导电单元A的第二凸出结构221无层叠接触部分；第一导电单元A的第一凸出结构211与第三导电单元A的第三凸出结构231存在层叠接触部分，记作接触部分A；第一导电单元B的第一凸出结构211与第二导电单元B的第二凸出结构221无层叠接触部分；第一导电单元B的第一凸出结构211与第三导电单元B的第三凸出结构231存在层叠接触部分，记作接触部分B；所述接触部分A与接触部分B通过第一电极41连通；第二导电单元A的第二凸出结构221与第二导电单元B的第二凸出结构221通过第二电极42连通。
[0012]作为优选，所述第一电极41设置第一接线端410，用于连接第一电极引线；所述第二电极42设置第二接线端420，用于连接第二电极引线；所述第二封装层12设置第一接线孔121与第二接线孔122，分别用于第一电极引线与第二电极引线穿出。
[0013]作为优选，所述第一封装层具有弹性，进一步优选由具有大弹力且拉伸力值较小的纤维布、弹力硅橡胶等材料构成。
[0014]作为优选，所述的第二封装层具有弹性，进一步优选由具有大弹力且拉伸力值较小的纤维布、弹力硅橡胶等材料构成。
[0015]作为优选，所述第一导电层、第二导电层、第三导电层分别具有弹性，进一步优选由液态金属浆料、弹力金属纤维布、弹力导电硅橡胶、弹性导电离子液体、弹性金属和弹性体的混合浆料等材料构成。
[0016]作为优选，所述第一电极、第二电极分别具有弹性，进一步优选由弹力金属纤维布、弹力导电硅橡胶等材料构成。
[0017]作为优选，所述第一介电层、第二介电层分别具有弹性，进一步优选由纤维布、弹力硅橡胶材料、TPU、TPR、TPE等材料构成。
[0018]作为优选，所述第二封装层中设置硫化锌掺铜薄膜，硫化锌掺铜是为了在硫化锌晶格中引入缺陷并作为发光中心，具有受到拉伸应变时变色的功能。当第二封装层无拉伸应变时硫化锌掺铜薄膜无色，当第二封装层受到拉伸应变时硫化锌掺铜薄膜随之拉伸应变而变色，引起第二封装层变成蓝绿色，并且随着拉伸应变增大，蓝绿色亮度增强。
[0019]所述硫化锌掺铜薄膜的制备方法不限，包括涂覆、丝网印刷、模板印刷、转移等方法。
[0020]作为优选，所述双电容应变式传感器还包括数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元以及电池单元。所述数据采集单元用于采集电容值；所述数据处理单元用于处理所采集的电容值，从而得到应力值；所述数据传输单元用于将传输数据信号，可以是有线传输或者无线传输。作为优选，所述数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元以及电池单元集成在控制盒中，所述第一电极引线以及第二电极引线连接所述控制盒。
[0021]本专利技术还提供一种所述双电容应变式传感器的制备方法，包括如下步骤：
[0022](1)在第一封装层表面制备第一导电层；
[0023](2)在第一导电层表面覆盖第一介电层；
[0024](3)在第一介电层表面制备第二导电层；
[0025](4)在第二导电层表面覆盖第二介电层；
[0026](5)在第二介电层表面制备第三导电层；
[0027](6)接触部分A与接触部分B通过第一电极41连通；第二导电单元A的第二凸出结构221与第二导电单元B的第二凸出结构221通过第二电极42连通。
[0028]作为优选，所述步骤(1)中，通过模板印刷、丝网印刷、涂覆、转移制备等方法制备第一导电层。
[0029]作为优选，所述步骤(3)中，通过模板印刷、丝网印刷、涂覆、转移制备等方法制备第二导电层。
[0030]作为优选，所述步骤(5)中，通过模板印刷、丝网印刷、涂覆、转移制备等本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双电容应变式传感器，呈层叠结构，自下而上依次包括第一封装层(11)、第一导电层(21)、第一介电层(31)、第二导电层(22)、第二介电层(32)、第三导电层(23)与第二封装层(12)；其特征是：所述第一导电层(21)由两个结构相同的第一导电单元组成，称为第一导电单元A与第一导电单元B，第一导电单元A与第一导电单元B之间存在间距，形成对称分布；并且，第一导电单元由第一导电体(210)与第一凸出结构(211)组成；所述第二导电层(22)由两个结构相同的第二导电单元组成，称为第二导电单元A与第二导电单元B，第二导电单元A与第二导电单元B之间存在间距，形成对称分布；并且，第二导电单元由第二导电体(220)与第二凸出结构221组成；所述第三导电层(23)由两个结构相同的第三导电单元组成，称为第三导电单元A与第三导电单元B，第三导电单元A与第三导电单元B之间存在间距，形成对称分布；并且，第三导电单元由第三导电体(230)与第三凸出结构(231)组成；所述第一介电层由第一介电单元A与第一介电单元B组成，第一介电单元A完全覆盖第一导电体A的第一导电体(210)而未完全覆盖第一导电体A的第一凸出结构(211)；第一介电单元B完全覆盖第一导电体B的第一导电体(210)而未完全覆盖第一导电体B的第一凸出结构(211)；所述第二介电层由第二介电单元A与第二介电单元B组成，第二介电单元A完全覆盖第二导电体A的第二导电体(220)而未完全覆盖第二导电体A的第二凸出结构(221)，并且未完全覆盖第一导电体A的第一凸出结构(221)；第二介电单元B完全覆盖第二导电体B的第二导电体(220)而未完全覆盖第二导电体B的第二凸出结构(221)，并且未完全覆盖第一导电体B的第一凸出结构(221)；各层经层叠后，第一导电单元A的第一凸出结构(211)与第二导电单元A的第二凸出结构(221)无层叠接触部分；第一导电单元A的第一凸出结构211)与第三导电单元A的第三凸出结构(231)存在层叠接触部分，记作接触部分A；第一导电单元B的第一凸出结构(211)与第二导电单元B的第二凸出结构(221)无层叠接触部分，第一导电单元B的第一凸出结构(211)与第三导电单元B的第三凸出结构(231)存在层叠接触部分，记作接触部分B；所述接触部分A与接触部分B通过第一电极(41)连通；第二导电单元A的第二凸出结构(221)与第二导电单元B的第二凸出结构(221)通过第二电极(42)连通。2.如权利要求1所述的双电容应变式传感器，其特征是：所述第一电极(41)设置第一接线端(410)，用于连接第一电极引线；所述第二电极(42设置第二接线端(420)，用于连接第二电极引线；所述第二封装层(12)设...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙丹丹，胡超，刘宜伟，
申请(专利权)人：宁波韧和科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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