压力传感器结构及其制备方法技术

本申请的压力传感器结构包括磁性柱状体、第一导电线圈层与第二导电线圈层；第一导电线圈层设置在磁性柱状体的高度方向上的一侧，第二导电线圈层设置在磁性柱状体的高度方向上的另一侧，磁性柱状体具有柔性。本申请的压力传感器结构的制备方法：提供一磁性柱状体、第一导电线圈层和第二导电线圈层，磁性柱状体具有柔性；将第一导电线圈层组装至磁性柱状体的高度方向上的一侧，将第二导电线圈层组装至磁性柱状体的高度方向上的另一侧，得到压力传感器结构。本申请的磁性柱状体设置在第一导电线圈层与第二导电线圈层之间，外部压力作用改变磁性柱状体的伸缩状态时，磁性柱状体产生的磁场强度变化，使导电线圈层产生感应电流，实现了自供电压力感应。了自供电压力感应。了自供电压力感应。

【技术实现步骤摘要】
压力传感器结构及其制备方法


[0001]本申请涉及传感器
，具体涉及一种压力传感器结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]压力传感器是一种工业中常见的传感器，广泛应用于各种工业自控环境。近年来发展起来的柔性压力传感器，进一步扩展了压力传感器的应用范围。由于其特有的柔性，可以更好的与人体贴合，因此可以更好的监测人体在活动中的健康指标，例如心跳、脉搏、呼吸和躯体动作；此外，微型柔性压力传感器也可以更好的植入人体，检测胸腔、血管压力变化，为人类健康保驾护航。除了压电式压力传感器，目前所发展的柔性压力传感器在工作时都需要外部电能输入，这就大大限制了其使用场景和使用寿命。因此，实现压力传感器的自供电对于压力传感器的广泛应用至关重要，这正逐渐成为该领域现在和未来的主要研究方向。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本申请提供一种压力传感器结构及其制备方法，压力传感器结构可实现自供电的压力感应。
[0004]为解决上述技术问题，本申请提供一种传感器结构，包括磁性柱状体、第一导电线圈层与第二导电线圈层；所述第一导电线圈层设置在所述磁性柱状体的高度方向上的一侧，所述第二导电线圈层设置在所述磁性柱状体的高度方向上的另一侧，所述磁性柱状体具有柔性。
[0005]可选地，所述磁性柱状体呈圆柱体状，所述磁性柱状体的半径为20μm～5000μm，高度为20μm～5000μm。
[0006]可选地，所述磁性柱状体为多孔结构。
[0007]可选地，所述第一导电线圈层沿所述磁性柱状体的高度方向的投影与所述第二导电线圈层重合。
[0008]可选地，所述第一导电线圈层和所述第二导电线圈层分别包括衬底与金属线圈，所述金属线圈设置在所述衬底的至少一侧表面，所述金属线圈呈平面螺旋状。
[0009]可选地，所述衬底的两侧表面均设有所述金属线圈，位于所述衬底的朝向所述磁性柱状体一侧的金属线圈环绕所述磁性柱状体设置。
[0010]可选地，所述金属线圈的线宽为10μm～500μm，圈数为50～10000。
[0011]本申请还提供一种传感器结构的制备方法，包括以下步骤：
[0012]a.提供一磁性柱状体、第一导电线圈层和第二导电线圈层，所述磁性柱状体具有柔性；
[0013]b.将所述第一导电线圈层组装至所述磁性柱状体的高度方向上的一侧，将所述第二导电线圈层组装至所述磁性柱状体的高度方向上的另一侧，得到压力传感器结构。
[0014]可选地，所述a步骤中，提供一磁性柱状体，包括：
[0015]将柔性高分子材料的预聚物与固化剂混合，得到第一混合物；
[0016]将所述第一混合物、硬磁性颗粒材料和水溶性无机盐颗粒混合，得到第二混合物；
[0017]将所述第二混合物置于柱状模具中固化塑形，得到柔性的柱状体；
[0018]除去所述水溶性无机盐颗粒，得到多孔的所述柱状体；
[0019]磁化所述柱状体，得到柔性的磁性柱状体。
[0020]可选地，所述a步骤中，提供第一导电线圈层或第二导电线圈层，包括：
[0021]提供衬底；采用3D打印技术在所述衬底的至少一侧表面形成金属线圈，得到第一导电线圈层或第二导电线圈层；或者，
[0022]提供衬底，所述衬底的至少一侧表面具有金属层；采用激光刻蚀技术刻蚀所述金属层形成金属线圈，得到第一导电线圈层或第二导电线圈层。
[0023]本申请的压力传感器结构，包括磁性柱状体、第一导电线圈层与第二导电线圈层；第一导电线圈层设置在磁性柱状体的高度方向上的一侧，第二导电线圈层设置在磁性柱状体的高度方向上的另一侧，磁性柱状体具有柔性。本申请的压力传感器结构的制备方法，包括：提供一磁性柱状体、第一导电线圈层和第二导电线圈层，磁性柱状体具有柔性；将第一导电线圈层组装至磁性柱状体的高度方向上的一侧，将第二导电线圈层组装至磁性柱状体的高度方向上的另一侧，得到压力传感器结构。本申请的磁性柱状体设置在第一导线圈层和第二导线圈层之间，当外部压力作用改变磁性柱状体的伸缩状态时，磁性柱状体产生的磁场强度大小变化，使导电线圈产生感应电流，实现了自供电压力感应。
附图说明
[0024]图1是根据第一实施例示出的压力传感器结构的示意图；
[0025]图2是根据第二实施例示出的压力传感器结构的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0026]以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
[0027]在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。
[0028]虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。
[0029]再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
[0030]第一实施例
[0031]图1是根据第一实施例示出的压力传感器结构的示意图。如图1所示，本实施例的压力传感器结构包括磁性柱状体11、第一导电线圈层12与第二导电线圈层13；第一导电线圈层12设置在磁性柱状体11的高度方向上的一侧，第二导电线圈层13设置在磁性柱状体11的高度方向上的另一侧，磁性柱状体11具有柔性，可在压力作用下产生形变。
[0032]本申请通过磁性柱状体11产生磁场，当压力作用于设置在磁性柱状体11两端的导电线圈层时，带动磁性柱状体11产生形变，进而引起磁场强度的改变，基于电磁感应原理，第一导电线圈层12和第二导电线圈层13的导电线圈切割磁感线产生感应电流，实现压力传感器结构在受压状态下的自供电，同时，压力传感器结构产生的感应电流的大小与施加的压力成正比，能够准确灵敏地反应压力的大小。
[0033]可选地，磁性柱状体11呈圆柱体状，磁性柱状体11的半径为20μm～5000μm，高度为20μm～5000μm。磁性柱状体11可为多孔结构，使磁性柱状体11在受压时更容易产生形变，提升感应压力的灵敏度。磁性柱状体11的内部可为实心结构或者中空结构，优选实心结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器结构，其特征在于，包括磁性柱状体、第一导电线圈层与第二导电线圈层；所述第一导电线圈层设置在所述磁性柱状体的高度方向上的一侧，所述第二导电线圈层设置在所述磁性柱状体的高度方向上的另一侧，所述磁性柱状体具有柔性。2.根据权利要求1所述的压力传感器结构，其特征在于，所述磁性柱状体呈圆柱体状，所述磁性柱状体的半径为20μm～5000μm，高度为20μm～5000μm。3.根据权利要求1或2所述的压力传感器结构，其特征在于，所述磁性柱状体为多孔结构。4.根据权利要求1所述的压力传感器结构，其特征在于，所述第一导电线圈层沿所述磁性柱状体的高度方向的投影与所述第二导电线圈层重合。5.根据权利要求1所述的压力传感器结构，其特征在于，所述第一导电线圈层和所述第二导电线圈层分别包括衬底与金属线圈，所述金属线圈设置在所述衬底的至少一侧表面，所述金属线圈呈平面螺旋状。6.根据权利要求5所述的压力传感器结构，其特征在于，所述衬底的两侧表面均设有所述金属线圈，位于所述衬底的朝向所述磁性柱状体一侧的金属线圈环绕所述磁性柱状体设置。7.根据权利要求5所述的压力传感器结构，其特征在于，所述金属线圈的线宽为10μm～500μm，圈数为...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，杜琦峰，陈颖，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：