使用时变磁场的传感系统技术方案

一种用于响应于压力输入而产生电信号的系统

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用时变磁场的传感系统


[0001]本专利技术广泛涉及使用时变磁场进行智能
、
机器人和水下触感及压力感测的传感系统
。

技术介绍

[0002]在整个说明书中对现有技术的任何提及和
/
或讨论都不应以任何方式被视为承认该现有技术是公知的或形成本领域公知常识的一部分
。
[0003]已经开发了神经形态设备来模拟生物的基于脉冲的传感，以实现高效的功能，例如触觉感知
、
视觉处理和语音识别
。
然而，这些设备中的许多都依赖于将传感器的模拟输出信号转换为尖脉冲的数字电路
、
硅微技术和软件
。
也提出了一些有机神经形态装置，但它们仍然需要硅基集成电路来产生电脉冲
。
[0004]值得注意的是，没有一种神经形态设备被研究用于水下压力感测
。
[0005]许多触觉和压力传感器的传感机制基于压电容
、
压阻
、
霍尔和巨磁阻抗
(GMI)
效应
。
然而，这些转换原理具有低
/
有限的线性，并且需要外部电源和测量单元来读取压力感测的输出信号
。
[0006]功耗是现实应用中的一个重要考虑因素，这激发了开发自供电的触觉和压力传感器的研究兴趣
。
然而，这些传感器
(
例如，基于摩擦电的传感器
)
的输出信号仍然难以预测和量化
。/>[0007]本专利技术的实施例提供尝试解决上述问题中的至少一个问题的解决方案
。

技术实现思路

[0008]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于响应于压力输入而产生电信号的系统，该系统包括被配置为接收压力输入的膜片；微流体通道，该微流体通道的第一端联接到膜片，使得压力输入在该微流体通道中产生相应的压力变化；一个或多个磁体，该磁体设置在微流体通道中的液态载体中；以及一个或多个线圈，该线圈沿着微流体通道进行设置，并且用于通过使该磁体在微流体通道中的压力变化下移动通过相应的线圈来基于法拉第效应产生电信号
。
[0009]根据本专利技术的第二方面，提供了一种传感系统，该传感系统包括多个根据第一方面的用于响应于压力输入产生电信号的系统
。
[0010]根据本专利技术的第三方面，提供了一种用于制造用于响应于压力输入而产生电信号的系统的方法，包括以下步骤：提供被配置为承受压力输入的膜片；提供微流体通道并将该微流体通道的第一端耦合到膜片，使得压力输入在微流体通道中产生相应的压力变化；将一个或多个磁体设置在该微流体通道中的液态载体中；以及沿着微流体通道设置一个或多个线圈，用于通过使磁体在微流体通道中的压力变化下移动通过相应的线圈来基于法拉第效应产生电信号
。
[0011]附图简要说明
[0012]通过以下仅作为示例的书面描述并结合附图，本专利技术的实施例将会被本领域普通技术人员更好地理解且是更容易显而易见的，其中：
[0013]图
1(A)
显示了根据示例性实施例的转换原理的说明
。
[0014]图
1(B)
显示了根据示例性实施例的流过螺旋线圈的微磁体的代表性诱发电压脉冲
。
[0015]图
2(A)
显示了根据示例性实施例，使用振动样本磁力计测量的具有不同磁浓度的微磁体的剩磁
。
[0016]图
2(B)
显示了根据示例性实施例的钕铁硼粉末为
23v./v.
％的微磁体的磁滞回线
。
[0017]图
3(A)
显示了根据示例性实施例，在微磁体
(
具有不同磁化强度
)
移动通过
12
匝的螺旋线圈的不同移动速度的情况下的诱发脉冲的峰间电压
(Vpp)。
[0018]图
3(B)
显示了根据示例性实施例，在微磁体
(
具有不同磁化强度
)
移动通过
12
匝的螺旋线圈的不同移动速度下的诱发脉冲的时间
(
Δ
T)。
[0019]图
3(C)
显示了根据示例性实施例的电压脉冲宽度
(
由
Δ
T
表示
)
与微磁体以不同速度移动时的螺旋线圈的匝数的代表性的可伸缩性图
。
[0020]图
3(D)
显示了根据一个示例性实施例的电压脉冲宽度
(
用
Δ
T
表示
)
与微磁体以
55.82mm/s
的速度移动时的螺旋线圈的匝数的代表性的可伸缩性图
。
[0021]图4显示了用于说明根据示例性实施例的独特脉冲特征的曲线图
。
[0022]图
5(A)
显示了根据示例性实施例的传感器的示意图
。
[0023]图
5(B)
显示了根据示例性实施例的传感器的照片
。
[0024]图
6(A)
显示了根据示例性实施例的传感器的唯一编码方案
。
[0025]图
6(B)
显示了根据示例性实施例的压力感测原理
。
[0026]图7显示了根据示例性实施例说明微磁体在诱发脉冲之间的行进距离的曲线图
。
[0027]图
8(A)
显示了微磁体
(
在根据示例性实施例的传感器中
)
在
19mm3的气柱的情况下，响应于施加到传感膜片的增加的压力幅度
(
即，从
17kPa
增加到
166kPa)
而解码的行进距离
。
[0028]图
8(B)
说明了根据示例性实施例，通过控制气柱的体积调节传感器的灵敏度
。
[0029]图
8(C)
示出了根据示例性实施例的传感器在
1200
个循环的循环测试下的稳定性
。
[0030]图
8(D)
说明了根据示例性实施例，通过控制气柱的体积调节传感器的灵敏度
。
[0031]图
8(E)
说明了根据优选的示例性实施例在传感器中优化的气柱体积，并实现
8.37kPa
的低检测极限
。
[0032]图9显示了根据示例性实施例的具有薄尺寸规格的柔性传感器的示意图
。
[0033]图
10(A)
显示了根据示例性实施例的水下压力传感装置的示意图
。
[0034]图
10(B)
显示了图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于响应于压力输入而产生电信号的系统，该系统包括：膜片，所述膜片被配置为承受所述压力输入；微流体通道，所述微流体通道的第一端联接到膜片，使得所述压力输入在所述微流体通道中产生相应的压力变化；一个或多个磁体，所述一个或多个磁体设置在所述微流体通道中的液态载体中；以及一个或多个线圈，所述一个或多个线圈沿所述微流体通道进行设置，并且用于通过使所述磁体在所述微流体通道中的压力变化下移动通过相应的线圈来基于法拉第效应产生电信号
。2.
根据权利要求1所述的系统，包括设置在所述微流体通道中的封闭的第二端处的气体，使得所述液态载体设置在所述膜片和所述气体之间，所述第二端被配置为在运行环境中的运行期间防止所述气体从所述微流体通道逸出
。3.
根据权利要求1所述的系统，其中，所述微流体通道具有用于水下环境压力不变操作的开放的第二端
。4.
根据权利要求3所述的系统，其中所述液态载体包括用于所述水下环境压力不变操作的水
。5.
根据权利要求1至4中任一项所述的系统，包括具有不同磁化强度的磁体，用于基于所产生的电信号来区分所述磁体通过相应线圈的前后移动
。6.
根据权利要求1至5中任一项所述的系统，包括两个或多个线圈，具有相同极性的所述线圈的端子连接在一起，用于基于所产生的电信号来区分所述磁体通过相应线圈的前后移动
。7.
根据权利要求1至6中任一项所述的系统，所述系统被配置为不同的尺寸规格，该不同的尺寸规格包括平面尺寸规格或三维尺寸规格
。8.
根据权利要求1至7中任一项所述的系统，所述系统被配置为是柔性的
。9.
根据权利要求1至8中任一项所述的系统，包括用于分析所生成的电信号的处理器单元
。10.
根据权利要求9所述的系统，其中，所述处理器单元被配置为识别用于使所述膜片承受所述压力输入的不同物体
。11.
根据权利要求
10
所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑志强，施璇璇，李思，金爱利，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，
类型：发明
国别省市：