CN103335764A - 一种可定位冲击传感器 - Google Patents

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Abstract

一种可定位冲击传感器，涉及一种传感器。提供具有柔性、冲击力大小检测和冲击力定位功能的一种可定位冲击传感器。设有基层、压电敏感膜、保护层、电极组件和信号处理器；所述基层为绝缘柔性材料基层，压电敏感膜为高分子聚合物微纳米纤维纵横交错形成的正交网格式阵列薄膜，压电敏感膜设于基层上表面，保护层覆盖住压电敏感膜，构成压电敏感膜的每根聚合物微纳米纤维具有中芯和外壳，中芯与外壳同轴，中芯为高分子聚合物等压电材料，外壳为高分子聚合物绝缘材料，电极组件设有多对电极，每根聚合物微纳米纤维的两端均设1对电极，每对电极均与信号处理器电连接。可贴装在大面积柔性物体表面检测冲击，而且制作贴装方便、成本低。

Description

一种可定位冲击传感器
技术领域
本发明涉及一种传感器，尤其是涉及一种可定位冲击传感器。
背景技术
近年来，冲击传感器在检测技术领域中普遍存在，主要应用在车辆，轮船，各种车床等机械设备中，未来还有可能应用在生物医学和航空领域中。现有传统的冲击传感器一般为刚性材料、做工复杂，长期使用会导致零件磨损老化，影响精度。现代生物医学和航空业等领域的快速发展对冲击传感器的精细化需求越来越高，现有传感器无法满足该领域对各部件细微形变探测各方面要求。因此将冲击传感器小型化和柔性化可以有力地推进生物医学和航空业的发展。
在冲击传感器的研究中，中国专利CN1186229A公开一种可在YZ平面上检测冲击力的冲击传感器，该装置使用磁致电阻元件、波形整形电路和填充磁性流体等复杂元件，制作复杂而且尺寸大，该冲击传感器主要在YZ平面上可以感应冲击，无法检测到其他方向的冲击。中国专利CN101641565A公开一种冲击传感器和包括冲击传感器的系统，该冲击传感器由导电层和绝缘层交互叠加而成，影响了冲击传感器的灵敏度，该传感器和传感器系统应用在防弹衣等军事防护盔甲中，无法探测到微弱的冲击，只有巨大的冲击将物体被击穿时才发起警报，不能对物体及时检查维护。
发明内容
本发明的目的是提供具有柔性、冲击力大小（即冲击加速度）检测和冲击力定位功能的一种可定位冲击传感器。
本发明设有基层、压电敏感膜、保护层、电极组件和信号处理器；
所述基层为绝缘柔性材料基层，压电敏感膜为高分子聚合物微纳米纤维纵横交错形成的正交网格式阵列薄膜，压电敏感膜设于基层上表面，保护层覆盖住压电敏感膜，构成压电敏感膜的每根聚合物微纳米纤维具有中芯和外壳，中芯与外壳同轴，中芯为高分子聚合物等压电材料，外壳为高分子聚合物绝缘材料，电极组件设有多对电极，每根聚合物微纳米纤维的两端均设1对电极，每对电极均与信号处理器电连接。
所述基层可为PET塑料基层；基层的形状可为方形。
所述压电敏感膜可通过静电纺丝直写装置制得。
与现有技术比较，本发明的工作原理及有益效果如下：
基层位于冲击传感器下方，起到支持作用；保护层覆盖住压电敏感膜，可防止聚合物微纳米纤维受到破坏。在冲击传感器受到冲击时，受冲击处产生变形，相应位置的压电敏感膜的聚合物微纳米纤维两端产生电荷，信号处理器通过电极将电荷转化为可识别的电信号。冲击力越大（加速度越大），冲击传感器变形越明显，相应位置的压电敏感膜的聚合物微纳米纤维两端产生的电荷越多，信号处理器转化后的电信号越强，由此确定冲击力大小。另外，同时根据电信号变化对应的聚合物微纳米纤维阵列的X-Y交点，信号处理装置可以确定冲击的位置。
由于压电敏感膜和基层等具有良好柔性，整个冲击传感器具有良好的柔性，可在曲面表面检测冲击力度与位置。压电材料为微纳米纤维，冲击传感器检测所得的位置可精确到微米级。在航空业中，可贴装于蒙皮或者发动机进气道等重要部位的下方，在该部位受到冲击时，冲击传感器根据检测到的信号可确定产生形变的位置和受冲击的大小。可定位冲击传感器兼具柔性、冲击力大小（加速度）检测和冲击力定位功能，可贴装在大面积柔性物体表面检测冲击，而且制作贴装方便、成本低。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例中构成压电敏感膜的单根聚合物微纳米纤维的剖视结构示意图。
具体实施方式
参见图1和2，本发明实施例设有基层1、压电敏感膜(由许多正交高分子聚合物的同轴微纳米纤维3构成)、保护层4、电极组件（包括多对电极2）、和信号处理器5。
基层1为绝缘柔性材料基层，压电敏感膜为由同轴微纳米纤维3纵横交错形成的正交网格式阵列薄膜，压电敏感膜设于基层1上表面，保护层4覆盖住压电敏感膜3，构成压电敏感膜的每根聚合物微纳米纤维3具有中芯31和外壳32，中芯31与外壳32同轴，中芯31为高分子聚合物等压电材料，外壳32为高分子聚合物绝缘材料，电极组件设有多对电极2，每根聚合物微纳米纤维的两端均设1对电极2，每对电极2均与信号处理器5电连接。
所述基层1为PET塑料基层；基层1的形状可为方形。所述压电敏感膜3可通过静电纺丝直写装置制得。

Claims (2)

1.一种可定位冲击传感器，其特征在于设有基层、压电敏感膜、保护层、电极组件和信号处理器；
基层为绝缘柔性材料基层，压电敏感膜为聚合物微纳米纤维纵横交错形成的正交网格式阵列薄膜，压电敏感膜设于基层上表面，保护层覆盖住压电敏感膜，构成压电敏感膜的每根聚合物微纳米纤维具有中芯和外壳，中芯与外壳同轴，中芯为高分子聚合物等压电材料，外壳为高分子聚合物绝缘材料，电极组件设有多对电极，每根聚合物微纳米纤维的两端均设1对电极，每对电极均与信号处理器电连接。
2.如权利要求1所述一种可定位冲击传感器，其特征在于所述基层为PET塑料基层，基层的形状为方形。
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