一种基于电涡流原理的柔性压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了属于柔性传感技术领域，特别涉及一种基于电涡流原理的柔性压力传感器及其制备方法，包括基层、传感单元以及控制模块，传感单元包括依次层叠设置在基层上的电感线圈、柔性记忆材料层以及导电层；基层与电感线圈之间固定连接；电感线圈与导电层之间通过焊接或插针连接；导电层、柔性记忆材料层以及基层之间通过粘贴固定；柔性记忆材料层和导电层在基层上的正投影覆盖电感线圈在基层上的正投影；电感线圈为螺旋状导体，并通过导线与控制模块相连，并将采集到的电感值传输至控制模块；控制模块基于电涡流原理使用电感值计算得到压力值。具有不易受环境影响、能够适应复杂形状、稳定性和精度高的优点，实现准确和全面的压力监测。的压力监测。的压力监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电涡流原理的柔性压力传感器及其制备方法


[0001]本专利技术属于柔性传感
，特别涉及一种基于电涡流原理的柔性压力传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人们对柔性电子技术的需求不断增加，柔性传感器的应用越来越广泛。传统的压力传感器通常采用压阻传感器、压电传感器等硬性材料制成，这些传感器在柔性、可弯曲性和适应性方面存在着一定的局限性。
[0003]为了解决这一问题，柔性压力传感器逐渐发展起来。柔性压力传感器一般采用柔性材料制成，具有良好的柔性、可曲性和适应性，可以适应不同的物体表面形状，并能够测量各种压力大小和分布情况。传统柔性压力传感器通常采用压阻、电容和压电等原理，然而这些传感器存在易受环境影响、难以适应复杂形状的测量对象等缺点。
[0004]因此亟需一种不易受环境影响、能够适应复杂形状柔性压力传感器。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于电涡流原理的柔性压力传感器，其特征在于，
[0006]包括基层、传感单元以及控制模块，所述传感单元为依次层叠设置在基层上的电感线圈、柔性记忆材料层以及导电层；其中基层与电感线圈之间固定连接；电感线圈与导电层之间通过焊接或插针连接；导电层、柔性记忆材料层以及基层之间通过粘贴固定；所述电感线圈为螺旋状导体，并通过导线与控制模块相连，并将采集到的电感值传输至控制模块；所述控制模块基于电涡流原理使用电感值计算得到压力值。
[0007]所述电感线圈为金属导电材料，所述基层为柔性基层材料，基层与电感线圈通过缝制固定。
[0008]所述电感线圈为可喷涂电感材料，基层与电感线圈通过喷涂固定。
[0009]所述控制模块根据式(1)使用电感值计算得到压力值，
[0010]n ＝ k(y
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y0)
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(1)
[0011]其中，n为压力值，k为斜率，取值为0.01231，y为传感器测量电感值，y0为传感器初始电感值，d为偏移量，取值为8.25。
[0012]所述柔性压力传感器包括多个传感单元，多个传感单元成阵列式排布，每个传感单元的电感线圈通过导线与控制模块相连。
[0013]本专利技术还公开一种基于电涡流原理的柔性压力传感器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0014]制备基层，按需裁剪基层材料；
[0015]制备柔性记忆材料层，根据基层的大小和形状，裁剪柔性记忆材料，确保柔性记忆材料层在基层上的正投影覆盖电感线圈在基层上的正投影；
[0016]制备导电层，根据基层的大小和形状，裁剪导电层底层材料，并在导电层底层材料
的表面涂覆导电材料，确保导电层在基层上的正投影覆盖电感线圈在基层上的正投影；
[0017]组装传感单元，将导电层与电感线圈通过焊接或插针连接，将电感线圈按螺旋状固定于基层之上，将基层、柔性记忆材料层以及导电层依次粘贴固定；
[0018]通过导线将电感线圈与控制模块相连；
[0019]使用测试块对柔性压力传感器进行测试和校准。
[0020]所述将电感线圈按螺旋状固定于基层之上的步骤为：
[0021]用棉线将电感线圈缝制在基层上，所述电感线圈为金属导电材料，所述基层为柔性基层材料。
[0022]所述将电感线圈按螺旋状固定于基层之上的步骤为：
[0023]将电感线圈喷涂在基层上，所述电感线圈为可喷涂电感材料。
[0024]所述使用测试块对柔性压力传感器进行测试和校准时，控制模块根据式(1)使用电感值计算压力值，
[0025]n ＝ k(y
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y0)
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(1)
[0026]其中，n为压力值，k为斜率，取值为0.01231，y为传感器测量电感值，y0为传感器初始电感值，d为偏移量，取值为8.25。
[0027]所述组装传感单元时，将多个传感单元成阵列式排布，每个传感单元的电感线圈通过导线与控制模块相连。
[0028]本专利技术的有益效果在于：
[0029]针对传统柔性压力传感器易受环境影响、难以适应复杂形状的测量对象的缺点，提出一种基于电涡流原理的柔性压力传感器，具有下述优点：
[0030]1、传感器使用电涡流原理进行压力测量，克服传统基于采用压阻、电容和压电等原理实现的柔性压力传感器不能防水、适用温度范围较窄等问题，能够实现防水测量并能够在宽温度范围内稳定工作，不易受环境影响，并能够具有高灵敏度和高分辨率。
[0031]2、电感线圈通过粘贴、缝制以及喷涂等方式固定在柔性记忆材料和柔性布之间，柔性和可弯曲性更高，能够适用于不同形状的物体上的压力测量。
[0032]3、柔性记忆材料具有良好的弹性和形状记忆特性，能够确保传感器在不同的应变状态下具有稳定的电感特性，从而提高了传感器的精度和稳定性，能够提高能够测量微小的压力变化，能够适应不同形状和表面的物体。
[0033]4、传感器的导电布能够采用不同的导电材料制成，以适应不同的测量环境和应用需求。
[0034]5、为进一步提高传感器的性能，传感器的电感线圈能够采用多层叠加的方式增加电感值，提高传感器的灵敏度。
[0035]6、传感器采用阵列式结构，能够实现对整个物体的压力分布情况的监测。
附图说明
[0036]图1为本专利技术一种基于电涡流原理的柔性压力传感器的结构示意图；
[0037]图2为本专利技术控制模块的电路结构图；
[0038]图3为本专利技术多个传感单元形成的阵列结构示意图；
[0039]图4为本专利技术基层与电感线圈通过缝制固定实现多个传感单元形成的阵列结构示
意图；
[0040]图5为本专利技术基层与电感线圈通过喷涂固定实现多个传感单元形成的阵列结构示意图；
[0041]图6为本专利技术公开柔性压力传感器测试环境示意图；
[0042]图7为本专利技术公开柔性压力传感器测试结果对比图。
具体实施方式
[0043]本专利技术提供一种基于电涡流原理的柔性压力传感器及其制备方法，以下结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。
[0044]如图1所示的本专利技术实施例提供一种基于电涡流原理的柔性压力传感器，
[0045]一种基于电涡流原理的柔性压力传感器，其特征在于，包括基层1、传感单元2以及控制模块3，所述传感单元2为依次层叠设置在基层1上的电感线圈21、柔性记忆材料层22以及导电层23；其中基层1与电感线圈21之间固定连接；电感线圈21与导电层23之间通过焊接或插针连接；导电层23、柔性记忆材料层22以及基层1之间通过粘贴固定；所述电感线圈21为螺旋状导体，并通过导线4与控制模块3相连，并将采集到的电感值传输至控制模块3；所述控制模块3基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电涡流原理的柔性压力传感器，其特征在于，包括基层(1)、传感单元(2)以及控制模块(3)，所述传感单元(2)为依次层叠设置在基层(1)上的电感线圈(21)、柔性记忆材料层(22)以及导电层(23)；其中基层(1)与电感线圈(21)之间固定连接；电感线圈(21)与导电层(23)之间通过焊接或插针连接；导电层(23)、柔性记忆材料层(22)以及基层(1)之间通过粘贴固定；所述电感线圈(21)为螺旋状导体，并通过导线(4)与控制模块(3)相连，并将采集到的电感值传输至控制模块(3)；所述控制模块(3)基于电涡流原理使用电感值计算得到压力值。2.根据权利要求1所述的基于电涡流原理的柔性压力传感器，其特征在于，所述电感线圈(21)为金属导电材料，所述基层(1)为柔性基层材料，基层(1)与电感线圈(21)通过缝制固定。3.根据权利要求1所述的基于电涡流原理的柔性压力传感器，其特征在于，所述电感线圈(21)为可喷涂电感材料，基层(1)与电感线圈(21)通过喷涂固定。4.根据权利要求1所述的基于电涡流原理的柔性压力传感器，其特征在于，所述控制模块(3)根据式(1)使用电感值计算得到压力值，n ＝ k(y
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y0)
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(1)其中，n为压力值，k为斜率，取值为0.01231，y为传感器测量电感值，y0为传感器初始电感值，d为偏移量，取值为8.25。5.根据权利要求1所述的基于电涡流原理的柔性压力传感器，其特征在于，所述柔性压力传感器包括多个传感单元(2)，多个传感单元(2)成阵列式排布，每个传感单元(2)的电感线圈(21)通过导线(4)与控制模块(3)相连。6.一种基于电涡流原理的柔性压力传感器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备基层(1)，按需裁剪基层材料；制备柔性记忆材料层(22)，根据基层(1)的大小和形状，裁剪柔性记忆材料，确保柔性记忆材料层(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洋，朱霏雨，钟初雷，葛全武，柴富，王浩宇，李道亮，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：