一种基于温度解耦的测压方法和柔性薄膜压力传感器技术

本发明专利技术公开了一种基于温度解耦的测压方法和柔性薄膜压力传感器，测压方法包括：利用柔性薄膜压力传感器进行测压，所述柔性薄膜压力传感器包括第一基体、第二基体、第一电极和第二电极；所述第一基体和第二基体内分别分布嵌设有至少一根测温金属丝；利用测温金属丝实时检测第一基体和第二基体的整体温度，形成温度数值；利用温度数值校正柔性薄膜压力传感器的测量值，形成实际压力数值。测温金属丝能够实时检测柔性薄膜压力传感器的温度，基于温度数值校正柔性薄膜压力传感器的压力值得到实际压力数值，进而实现压力与温度解耦，大大的提高了柔性薄膜压力传感器的压力值准确性。提高了柔性薄膜压力传感器的压力值准确性。提高了柔性薄膜压力传感器的压力值准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于温度解耦的测压方法和柔性薄膜压力传感器


[0001]本专利技术涉及柔性薄膜压力传感器
，具体涉及一种基于温度解耦的测压方法和柔性薄膜压力传感器。

技术介绍

[0002]可穿戴技术在健康医疗、人机交互和物联网等方面存在潜在应用价值，而柔性薄膜压力传感器是可穿戴器件中的重要组成部分。理想的柔性薄膜压力传感器应具有高灵敏度、高线性度、较宽压力响应范围以及测量稳定性高等特性。构筑一定的表面微结构可以提高传感器的灵敏度，但由于软材料在压力作用下的结构硬化问题使传感器的响应逐渐饱和，导致器件呈现较窄的传感范围和显著的非线性响应。
[0003]传统物件之间的连接常采用胶水等黏合剂或简单的吸盘结构，一旦放置于潮湿环境或灰尘较多的环境下，黏合效果就会大大降低，现有的粘胶剂也常常受到温度、保存期限等因素的影响；现有的柔性薄膜压力传感器受温度影响会产生形变从而导致压力传感器检测的压力值不准确。
[0004]例如对比文件1：公告号为CN108784670B的中国专利公开了一种柔性吸附装置及其制造方法，它通过通过多个吸盘吸附固定在生物体的体表，该装置的多个吸盘、多个支撑部和柔性衬底的材料为柔性材料。其制造方法，所制造的柔性吸附装置的吸附性强、散热效果好，可以多次使用、适用范围广泛，且对生物体无毒无害。但吸附结构外露于空气中，吸盘结构的吸附力易受外界环境因素影响，不适用于对任意材料的稳定吸附，且制造工艺相对复杂。
[0005]例如对比文件2：公告号为CN112415856A的中国专利公开了一种柔性吸附装置及光刻设备，包括移动模块及设置于移动模块相对的两端的两个柔性支撑件，所述柔性支撑件内设置有一真空吸附腔，以实现对被吸附件的真空吸附，对于刚度大于柔性支撑件的被吸附件依然有效，对于刚度较小的被吸附件，吸附效果则会受到影响，且需要用到真空泵，难以在微型器件上使用。
[0006]例如对比文件3：公告号为CN113752246A的中国专利公开了一种重载精密柔性吸附机械手，但其所展示的结构是通过底座安装气缸配合吸附板等结构，实现了重载精密吸附的功能，但其结构对于微型器件来说所需空间大，结构复杂、造价高，无法满足微型柔性器件吸附的要求。
[0007]例如对比文件4：南京理工大学能源与动力工程学院研究了一种通过底凹结构减阻的机理，亚声速下，底凹结构代替了原固体底面，从而改变了尾部涡街的形成位置，形状和强度，最终增大底部压力，减小了阻力；跨声速下，固体底面与流体边界面的作用相同，使得底凹不再具有减阻效果；超声速下，底凹结构中的流体为底部回流区添加质量从而达到减阻作用。但该方法针对的是弹丸运动过程中内凹腔体的减阻效果，无法完成内凹腔体的吸附功能。
[0008]例如对比文件5：公告号为CN201811073426.4的中国专利中提出了一种柔性压力
温度集成薄膜阵列传感器敏感元及制备方法，但是压力和温度变化互为影响因素，可以同时检测但没有实现解耦。
[0009]例如对比文件6：公告号为CN202210300789.7的中国专利中提出了一种基于凝胶的压力与温度同时检测的方法，但是无法区分压力和温度的独立变化。
[0010]例如对比文件7：公告号为CN202210827469.7的中国专利中提出了一种氧化铝
‑
氧化硅基底上磁控溅射的金属基压力温度传感器，其中所述的柔性是针对于氧化铝无机材料而言，而不是针对有机聚合物材料，且主要着眼于高温材料的应用，未阐述压力与温度的耦合或解耦。
[0011]综上，由于现有的柔性薄膜压力传感器受温度影响会产生形变从而导致压力传感器检测的压力值不准确，因此，现亟需一种在柔性薄膜压力传感器工作时的不受传感器形变或应变影响的压力值的测量优化方法，来提高柔性薄膜压力传感器的准确性。

技术实现思路

[0012]本专利技术的主要目的是提供一种基于温度解耦的测压方法和柔性薄膜压力传感器，旨在解决现有技术中，柔性薄膜压力传感器受温度影响导致压力传感器检测压力值不准确的技术问题。
[0013]为实现上述目的，本专利技术提出的一种基于温度解耦的测压方法，利用柔性薄膜压力传感器进行测压，所述柔性薄膜压力传感器包括第一基体、第二基体、第一电极和第二电极；所述第一基体与第二基体的板面相互平行，所述第一基体靠近第二基体的一侧均匀间隔分布设有多个第一弧形凸块，所述第二基体靠近第一基体的一侧均匀间隔分布设有多个第二弧形凸块，每一所述第二弧形凸块位于两相邻第一弧形凸块之间；所述第一电极覆盖在第一基体背离第一弧形凸块的一侧；所述第二电极覆盖在设有第二弧形凸块的一侧第二基体外壁和每一第二弧形凸块外壁；第一基体与第二基体四周密封相连，以使第一基体与第二基体之间配合形成用于收容第一弧形凸块和第二弧形推块的收容空间；所述第一基体和第二基体内分别分布嵌设有至少一根测温金属丝；
[0014]所述测压方法包括：
[0015]利用测温金属丝实时检测第一基体和第二基体的整体温度，形成温度数值；
[0016]利用温度数值校正柔性薄膜压力传感器的测量值，形成实际压力数值。
[0017]优选的，所述利用测温金属丝实时检测第一基体和第二基体的整体温度，形成温度数值；参照如下方式进行：
[0018]T＝aX4+bX3+cX2+dX+f；
[0019]其中，T为温度数值；X为测得的金属丝电阻值；a至f分别为标定拟合系数，取值范围[
‑
20,20]，无量纲。
[0020]优选的，所述利用温度数值校正柔性薄膜压力传感器的测量值，形成实际压力数值；参照如下方式进行：
[0021]C
x
＝kT/(2πEC)；
[0022]其中，C
x
为经过校正容抗后的柔性薄膜压力传感器的实际测量值；E为测试信号的频率，设定范围[20Hz,50Hz]；C为所述第一电极和所述第二电极之间的实时电容值，取值范围[0.1μF,1μF]；k为校正系数，当T＞0℃时，k＝0.994，当T≤0℃时，k＝1.07。
[0023]为实现上述目的，本专利技术还提出一种柔性薄膜压力传感器，应用如上述任一项所述的测压方法；柔性薄膜压力传感器包括第一基体、第二基体、第一电极和第二电极；所述第一基体与第二基体的板面相互平行，所述第一基体靠近第二基体的一侧均匀间隔分布设有多个第一弧形凸块，所述第二基体靠近第一基体的一侧均匀间隔分布设有多个第二弧形凸块，每一所述第二弧形凸块位于两相邻第一弧形凸块之间；所述第一电极覆盖在第一基体背离第一弧形凸块的一侧；所述第二电极覆盖在设有第二弧形凸块的一侧第二基体外壁和每一第二弧形凸块外壁；第一基体与第二基体四周密封相连，以使第一基体与第二基体之间配合形成用于收容第一弧形凸块和第二弧形推块的收容空间；所述第一基体和第二基体内分别分布嵌设有至少一根测温金属丝。
[0024]优选的，每一所述第一弧形凸块背离第一基体的一侧均匀间隔分布设有多根立柱，每一所述立柱的延伸方向与第一基体相垂直，且每一所述立柱的长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于温度解耦的测压方法，其特征在于，利用柔性薄膜压力传感器进行测压，所述柔性薄膜压力传感器包括第一基体、第二基体、第一电极和第二电极；所述第一基体与第二基体的板面相互平行，所述第一基体靠近第二基体的一侧均匀间隔分布设有多个第一弧形凸块，所述第二基体靠近第一基体的一侧均匀间隔分布设有多个第二弧形凸块，每一所述第二弧形凸块位于两相邻第一弧形凸块之间；所述第一电极覆盖在第一基体背离第一弧形凸块的一侧；所述第二电极覆盖在设有第二弧形凸块的一侧第二基体外壁和每一第二弧形凸块外壁；第一基体与第二基体四周密封相连，以使第一基体与第二基体之间配合形成用于收容第一弧形凸块和第二弧形推块的收容空间；所述第一基体和第二基体内分别分布嵌设有至少一根测温金属丝；所述测压方法包括：利用测温金属丝实时检测第一基体和第二基体的整体温度，形成温度数值；利用温度数值校正柔性薄膜压力传感器的测量值，形成实际压力数值。2.根据权利要求1所述的基于温度解耦的测压方法，其特征在于，所述利用测温金属丝实时检测第一基体和第二基体的整体温度，形成温度数值；参照如下方式进行：T＝aX4+bX3+cX2+dX+f；其中，T为温度数值；X为测得的金属丝电阻值；a至f分别为标定拟合系数，取值范围[
‑
20,20]，无量纲。3.根据权利要求2所述的基于温度解耦的测压方法，其特征在于，所述利用温度数值校正柔性薄膜压力传感器的测量值，形成实际压力数值；参照如下方式进行：C
x
＝kT/(2πEC)；其中，C
x
为经过校正容抗后的柔性薄膜压力传感器的实际测量值；π为圆周率；E为测试信号的频率，设定范围[20Hz,50Hz]；C为所述第一电极和所述第二电极之间的实时电容值，取值范围[0.1μF,1μF]；k为校正系数，当T＞0℃时，k＝0.994，当T≤0℃时，k＝1.07。4.一种柔性薄膜压力传感器，其特征在于，应用如权利要求1至3中任一项所述的测压方法；柔性薄膜压力传感器包括第一基体、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，崔博文，詹婕婷，雷俊明，祁赐武，李万博，唐毅，陈波，杨追，
申请(专利权)人：湖南普奇水环境研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：