应力探测器制造技术

本公开提供一种应力探测器，其包括：柔性

【技术实现步骤摘要】
应力探测器


[0001]本公开涉及一种应力探测器，属于传感器

。

技术介绍

[0002]应力发光是指在机械力作用下的发光现象，机械力的形式包括但不限于研磨
、
刮擦
、
摇动
、
吹气和按压
。
应力发光材料在外力作用下首先会发生形变，由于其晶格的不对称性，往往会在材料内部形成很高的静电场，这样的电场会使一些掺杂离子的电荷在获的足够的能量后脱离其原来的束缚位置，进入导带或者游离，而这些电荷会在电场消失后迅速退激，同时以光的形式放出部分能量，从而产生应力发光
。
[0003]光接收芯片是在
CMOS
工艺下生产的将可见光信号转化为电信号输出的芯片，芯片研制的过程包括器件设计
、
电路设计
、
版图绘制
、
工厂流片等步骤
。
[0004]CN204575226U
提供了一种用于探测微弱应力的传感器
。
传感器包括支撑壳体以及位于支撑壳体内部的电感线圈；支撑壳体包括柔性支撑面，柔性支撑面上方连接柔性突起，柔性支撑面下方连接为电感线圈提供磁场的磁场单元；工作状态时，外界微弱应力作用在柔性突起上，柔性突起产生压应力带动柔性支撑面发生形变，引起磁场单元作用于电感线圈中的磁通量变化，线圈阻抗随之改变，线圈两端输出该阻抗，从而能够实现对外界微弱应力应变的探测
。
其通过形变和磁场的关系，实现形变检测，效果较差
。
而且，其并未对传感量进行
IC
的集成放大，感应的范围较小
。
[0005]CN203116892U
提供一种高精度应力探测器，包括光源
、
光纤
、
柔性基底
、
光探测器，其中，光源与光纤相连接，光纤与光探测器相连接，光纤粘结在柔性基底上
。
作为应力探测器时，将柔性基底粘贴在待测物体上，当待测物体有应力变化时，柔性基底将应力传递给光纤，光纤内的光的相位发生变化，通过相干检测的方法能够实现高精度的应力探测
。
这种方法需要对相位进行检测，原理更加复杂且操作较为不便，而且，其并未对传感量进行
IC
的集成放大，感应的范围较小
。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种应力探测器
。
[0007]根据本公开的一个方面，提供了一种应力探测器，其包括：
[0008]柔性
PCB
；
[0009]光接收芯片，所述光接收芯片设置于所述柔性
PCB
，用于将光信号转换为电信号，并对电信号进行放大，得到应力探测器输出信号；以及
[0010]应力发光膜，所述应力发光膜利用电液耦合喷印机，通过电液耦合喷印方法异质集成在所述光接收芯片，所述应力发光膜能够根据施加在应力发光膜上的应力产生光信号，并且所述光信号能够被传输至所述光接收芯片
。
[0011]根据本公开的至少一个实施方式的应力探测器，所述光接收芯片在所述柔性
PCB
上阵列分布
。
[0012]根据本公开的至少一个实施方式的应力探测器，所述光接收芯片包括光电探测器和信号处理电路，其中，所述应力发光膜至少部分地覆盖所述光电探测器；所述信号处理电路用于对光电探测器所输出的电信号进行放大
。
[0013]根据本公开的至少一个实施方式的应力探测器，所述光电探测器包括第一光电二极管和第二光电二极管，所述第一光电二极管用于接收所述应力发光膜所产生的光信号，并产生光电流；所述第二光电二极管用于产生暗电流；所述第一光电二极管经第一前置放大器连接于运算放大器的一个输入端，所述第二光电二极管经第二前置放大器连接于运算放大器的另一个输入端，并通过运算放大器输出所述应力探测器输出信号
。
[0014]根据本公开的至少一个实施方式的应力探测器，所述第一前置放大器
、
第二前置放大器和运算放大器通过相同的放大电路结构实现
。
[0015]根据本公开的至少一个实施方式的应力探测器，所述放大电路包括由
PMOS
晶体管所形成的第一输入端和第二输入端，所述第一前置放大器的正相输入端为所述第二输入端；所述第一前置放大器的反向输入端为所述第一输入端
。
[0016]根据本公开的至少一个实施方式的应力探测器，所述放大电路包括由
NMOS
晶体管所形成的第三输入端和第四输入端，其中，所述第二前置放大器的正相输入端为所述第四输入端，所述第二前置放大器的反向输入端为所述第三输入端
。
[0017]根据本公开的至少一个实施方式的应力探测器，所述放大电路包括由
NMOS
晶体管所形成的第三输入端和第四输入端，其中，所述运算放大器的正相输入端为所述第四输入端，所述运算放大器的反向输入端为所述第三输入端
。
[0018]根据本公开的至少一个实施方式的应力探测器，还包括偏置电流电路，所述偏置电流电路用于向所述第一前置放大器
、
第二前置放大器和运算放大器提供偏置电流
。
[0019]根据本公开的至少一个实施方式的应力探测器，所述光接收芯片数量为四个，呈2×2分布
。
附图说明
[0020]附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分
。
[0021]图1是根据本公开的一个实施方式的应力探测器的结构示意图
。
[0022]图2是根据本公开的一个实施方式的光接收芯片的结构示意图
。
[0023]图3是根据本公开的一个实施方式的放大电路的结构示意图
。
[0024]图4和图5是根据本公开的一个实施方式的偏置电流电路的结构示意图
。
[0025]图6是根据本公开的一个实施方式的电液耦合喷印的结构示意图
。
[0026]图中附图标记具体为：
[0027]110
柔性印刷电路板
[0028]111
输出接口
[0029]120
光接收芯片
[0030]122
信号处理电路
[0031]130
应力发光膜
[0032]140 电脑
[0033]150 XY
平台
[0034]160 基板
[0035]170 喷头
[0036]171 供液箱
[0037]180 高压电源
。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种应力探测器，其特征在于，包括：柔性
PCB
；光接收芯片，所述光接收芯片设置于所述柔性
PCB
，用于将光信号转换为电信号，并对电信号进行放大，得到应力探测器输出信号；以及应力发光膜，所述应力发光膜利用电液耦合喷印机，通过电液耦合喷印方法异质集成在所述光接收芯片，所述应力发光膜能够根据施加在应力发光膜上的应力产生光信号，并且所述光信号能够被传输至所述光接收芯片
。2.
如权利要求1所述的应力探测器，其特征在于，所述光接收芯片在所述柔性
PCB
上阵列分布
。3.
如权利要求1所述的应力探测器，其特征在于，所述光接收芯片包括光电探测器和信号处理电路，其中，所述应力发光膜至少部分地覆盖所述光电探测器；所述信号处理电路用于对光电探测器所输出的电信号进行放大
。4.
如权利要求1所述的应力探测器，其特征在于，所述光电探测器包括第一光电二极管和第二光电二极管，所述第一光电二极管用于接收所述应力发光膜所产生的光信号，并产生光电流；所述第二光电二极管用于产生暗电流；所述第一光电二极管经第一前置放大器连接于运算放大器的一个输入端，所述第二光电二极管经第二前置放大器连接于运算放大器的另一个输入端，并通过运算放大器输出所述应力探测器输出信号
。5.
如权利要求4所述的应力...

【专利技术属性】
技术研发人员：程翔，叶锦晖，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：