CN105203139B - 气动传感器 - Google Patents
气动传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105203139B CN105203139B CN201510450474.0A CN201510450474A CN105203139B CN 105203139 B CN105203139 B CN 105203139B CN 201510450474 A CN201510450474 A CN 201510450474A CN 105203139 B CN105203139 B CN 105203139B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- pneumatic sensor
- friction member
- electrode
- polymer layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 81
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 claims description 41
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims description 15
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 14
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 14
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 14
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 11
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 11
- 229920000921 polyethylene adipate Polymers 0.000 claims description 9
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 8
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 8
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 claims description 7
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 claims description 7
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 7
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 7
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 7
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 7
- GRFFKYTUNTWAGG-UHFFFAOYSA-N chloroethene;prop-2-enenitrile Chemical compound ClC=C.C=CC#N GRFFKYTUNTWAGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 7
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 7
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound O=C.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- DYDNPESBYVVLBO-UHFFFAOYSA-N formanilide Chemical compound O=CNC1=CC=CC=C1 DYDNPESBYVVLBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 claims description 7
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 claims description 7
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L phthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 claims description 7
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 7
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 claims description 7
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 7
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 7
- 229920003225 polyurethane elastomer Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 7
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 7
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 7
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L succinate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCC([O-])=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 claims description 6
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 claims description 6
- SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;phenol Chemical compound O=C.OC1=CC=CC=C1 SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002964 rayon Substances 0.000 claims description 6
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims 7
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims 1
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L adipate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCCCC([O-])=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims 1
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 69
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 5
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000003571 electronic cigarette Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000952 Be alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001152 Bi alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000925 Cd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000807 Ga alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 1
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 1
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001362 Ta alloys Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
本发明公开了一种气动传感器，具有进气口和出气口，该气动传感器包括：第一摩擦部件、壳体、第二摩擦部件和第三摩擦部件；其中，壳体具有预设形状的中空结构以形成气流通道，气流通道与进气口和出气口连通，以使气流通过进气口进入气流通道并通过出气口流出；第一摩擦部件设置在气流通道内，第二和第三摩擦部件设置在能与第一摩擦部件接触的位置；当气流通过进气口进入气流通道时，第一摩擦部件因气流作用分别与第二和/或第三摩擦部件摩擦并产生电信号，第二和第三摩擦部件包括气动传感器的电信号输出端。该气动传感器能够简化现有气动传感器的制作工艺、提高气流对气动传感器中的第一摩擦部件的驱动力，并进而提高其工作的灵敏度和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种气动传感器。
背景技术
随着科技及人们生活需求的不断发展，人们研制出了基于各种工作原理的传感器，例如，压力传感器、温度传感器和气动传感器等，这些传感器被应用到了生活和科研中的各个方面。比如，气动传感器被应用到了电子烟中。
气动传感器是利用气流而使传感器产生电信号。在现有技术中，电子烟中的雾化器、气动传感器和控制器都设置在烟雾通道中，通过用户在吸烟端进行吸气而带动烟雾通道内的空气流动，使气动传感器感应到气流信号而触发控制器控制电池组件给雾化器供电并将烟油雾化为烟雾，通过烟雾通道供用户吸用。然而现有的气动传感器制作工艺复杂，灵敏度和稳定性较差，还容易出现受外界振动误触发的情况。
发明内容
本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提供一种气动传感器，用于简化现有气动传感器的制作工艺，提高气流对气动传感器中的第一摩擦部件的驱动力，并进而提高气动传感器工作的灵敏度和稳定性。
本发明提供一种气动传感器，具有进气口和出气口，该气动传感器包括：第一摩擦部件、壳体、第二摩擦部件和第三摩擦部件；其中，
壳体具有预设形状的中空结构以形成气流通道，气流通道与进气口和出气口连通，以使气流通过进气口进入气流通道并通过出气口流出；
第一摩擦部件设置在气流通道内，第二摩擦部件和第三摩擦部件设置在能与第一摩擦部件接触的位置；
当气流通过进气口进入气流通道时，第一摩擦部件因气流作用分别与第二摩擦部件和/或第三摩擦部件摩擦并产生电信号，第二摩擦部件和第三摩擦部件包括气动传感器的电信号输出端。
进一步地，中空结构在壳体的顶部具有上开口，在壳体的底部具有下开口；
第二摩擦部件部分覆盖上开口形成进气口，第三摩擦部件部分覆盖下开口形成出气口。
进一步地，中空结构在壳体的顶部具有上开口，在壳体的底部具有下开口；
进气口开设在壳体的外壁和顶部交界的第一区域，出气口开设在壳体的外壁和底部交界的第二区域；
第二摩擦部件部分覆盖上开口且未覆盖所述进气口；第三摩擦部件部分覆盖下开口且未覆盖出气口。
进一步地，该气动传感器还包括：位于壳体顶部的上盖体和位于壳体底部的下盖体；上盖体覆盖第二摩擦部件；下盖体覆盖第三摩擦部件。
进一步地，第一摩擦部件具有固定部和摩擦部；固定部与壳体固定连接；摩擦部与第二摩擦部件和/或第三摩擦部件摩擦。
进一步地，该气动传感器还包括：固定件；壳体上开设有凹槽；固定件与第一摩擦部件的固定部连接后嵌入到凹槽中。
进一步地，气流在气流通道内流动的方向与第一摩擦部件所在平面平行、垂直或成预设角度。
进一步地，中空结构靠近进气口一侧的纵向截面面积大于靠近出气口一侧的纵向截面面积。
进一步地，中空结构靠近进气口一侧的纵向截面面积小于靠近出气口一侧的纵向截面面积。
进一步地，中空结构的横向截面为一字形的结构，进气口和出气口分别位于中空结构两端的顶部和底部。
进一步地，中空结构的横向截面为X形的结构，进气口和出气口位于中空结构的对角位置。
进一步地，中空结构的横向截面为十字形的结构，进气口和出气口位于中空结构的对角位置。
进一步地，气流通道包括：第一气流通道和第二气流通道；第二气流通道的横向截面面积大于第一气流通道的横向截面面积；第一摩擦部件设置在第一气流通道和第二气流通道的交界处。
进一步地，第一摩擦部件包括第一高分子聚合物层；第二摩擦部件包括第一电极；第三摩擦部件包括第二电极；
当气流通过进气口进入气流通道时，第一高分子聚合物层与第一电极和/或第二电极摩擦；第一高分子聚合物层与第一电极相对的两个面和/或第一高分子聚合物层与第二电极相对的两个面构成摩擦界面；第一电极和第二电极为气动传感器的电信号输出端。
进一步地，第一摩擦部件还包括第二高分子聚合物层；第二高分子聚合物层设置在第一高分子聚合物层相对第二电极的表面上；第一高分子聚合物层与第一电极相对的两个面和/或第二高分子聚合物层与第二电极相对的两个面和/或第一高分子聚合物与第二高分子聚合物层相对的两个面构成摩擦界面；
当气流通过进气口进入气流通道时，第一高分子聚合物层与第一电极和/或第二高分子聚合物层与第二电极和/或第一高分子聚合物层与第二高分子聚合物层摩擦。
进一步地，第一摩擦部件包括居间电极；第二摩擦部件包括依次层叠设置的第一电极和第一高分子聚合物层；第三摩擦部件包括依次层叠设置的第二电极和第二高分子聚合物层；第一高分子聚合物层与居间电极相对的两个面和/或第二高分子聚合物层与居间电极相对的两个面构成摩擦界面；
当气流通过进气口进入气流通道时，第一高分子聚合物层与居间电极和/或第二高分子聚合物与居间电极摩擦；第一电极、第二电极和居间电极为气动传感器的电信号输出端。
进一步地，构成摩擦界面的两个相对面中的至少一个面上设有微纳结构。
进一步地，第一高分子聚合物层或第二高分子聚合物层的材料选自聚二甲基硅氧烷薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。
本发明提供的上述气动传感器的壳体的内部形成有气流通道，并将第一摩擦部件设置在气流通道内，当气流通过进气口进入气流通道时，第一摩擦部件因气流作用与第二摩擦部件和/或第三摩擦部件摩擦并产生电信号。本发明的上述气动传感器简化了气动传感器的制作工艺，提高了气流对气动传感器中的第一摩擦部件的驱动力，从而提高了第一摩擦部件的振动频率，并进而有效地提高了气动传感器的输出电压、灵敏度和稳定性。
附图说明
图1为本发明提供的气动传感器实施例一的立体结构示意图；
图2为本发明提供的气动传感器实施例一的壳体的立体结构示意图；
图3为本发明提供的气动传感器实施例一的摩擦部件的立体结构示意图；
图4为本发明提供的气动传感器实施例二的壳体的立体结构示意图；
图5为本发明提供的气动传感器实施例三的壳体的立体结构示意图；
图6a为本发明提供的气动传感器实施例四的壳体的立体结构示意图；
图6b为本发明提供的气动传感器实施例四的壳体中空结构的横向截面示意图；
图7a为本发明提供的气动传感器实施例五的壳体的立体结构示意图；
图7b为本发明提供的气动传感器实施例五的壳体中空结构的横向截面示意图；
图8为本发明提供的气动传感器实施例六的立体结构示意图；
图9a为本发明提供的气动传感器实施例六的壳体的俯视图；
图9b为本发明提供的气动传感器实施例六的壳体的一种A-A剖面图；
图9c为本发明提供的气动传感器实施例六的壳体的另一种A-A剖面图；
图10为本发明提供的气动传感器实施例六的壳体与摩擦部件组合后的立体结构示意图；
图11为本发明提供的气动传感器实施例七的壳体的立体结构示意图；
图12为本发明提供的气动传感器实施例八的壳体的立体结构示意图；
图13为本发明提供的气动传感器实施例九的壳体的立体结构示意图；
图14为本发明提供的气动传感器实施例十的壳体的立体结构示意图；
图15为本发明提供的摩擦部件的另一种结构示意图；
图16为本发明提供的气动传感器实施例六的摩擦部件的振动频率的测试图；
图17为未设置本发明提供的气流通道的气动传感器的摩擦部件的振动频率的测试图；
图18为本发明提供的气动传感器实施例七的摩擦部件的振动频率的测试图；
图19为本发明提供的气动传感器实施例八的摩擦部件的振动频率的测试图。
具体实施方式
为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
本发明提供的一种气动传感器，具有进气口和出气口，该气动传感器包括：第一摩擦部件、壳体、第二摩擦部件和第三摩擦部件。其中，壳体具有预设形状的中空结构以形成气流通道，气流通道与进气口和出气口连通，以使气流通过进气口进入气流通道并通过出气口流出。第一摩擦部件设置在气流通道内，第二摩擦部件和第三摩擦部件设置在能与第一摩擦部件接触的位置。当气流通过进气口进入气流通道时，第一摩擦部件因气流作用分别与第二摩擦部件和/或第三摩擦部件摩擦并产生电信号，第二摩擦部件和第三摩擦部件包括气动传感器的电信号输出端。
中空结构在壳体的顶部具有上开口，在壳体的底部具有下开口，本发明主要提供了两种设置进气口和出气口的方式，第一种为第二摩擦部件部分覆盖上开口形成进气口，第三摩擦部件部分覆盖下开口形成出气口；第二种为进气口开设在壳体的外壁和顶部交界的第一区域，出气口开设在壳体的外壁和底部交界的第二区域，此时，优选地，第二摩擦部件部分覆盖上开口且未覆盖进气口，第三摩擦部件部分覆盖下开口且未覆盖出气口，从而能够在单位时间内使较多的气流进出气动传感器。另外，在第二种设置方式中，也可以使第二摩擦部件全部覆盖上开口，第三摩擦部件全部覆盖下开口。
为了更好地保护气动传感器、减少外界对气动传感器的干扰，该气动传感器还可包括：位于壳体顶部的上盖体和位于壳体底部的下盖体。上盖体覆盖在第二摩擦部件上，下盖体覆盖在第三摩擦部件上。上盖体和下盖体还可起到屏蔽的作用。
第一摩擦部件、第二摩擦部件和第三摩擦部件构成至少一个摩擦发电机；其中，摩擦发电机为三层结构、四层结构、五层结构或者居间电极结构，摩擦发电机至少包含构成摩擦界面的两个相对面，摩擦发电机具有至少两个输出端。构成摩擦界面的两个相对面中的至少一个面上设有微纳结构。关于第一摩擦部件、第二摩擦部件和第三摩擦部件构成至少一个摩擦发电机的具体结构将在后面的实施例中进行详细的介绍。
下面通过具体的实施例对本发明提供的气动传感器的结构和工作原理进行进一步介绍。
图1为本发明提供的气动传感器实施例一的立体结构示意图，图2为本发明提供的气动传感器实施例一的壳体的立体结构示意图，图3为本发明提供的气动传感器实施例一的摩擦部件的立体结构示意图，如图1至图3所示，该气动传感器包括：第一摩擦部件101、壳体102、第一电极103(即第二摩擦部件)和第二电极104(即第三摩擦部件)。其中，壳体102具有预设形状的中空结构以形成气流通道105。中空结构在壳体102的顶部具有上开口，在壳体102的底部具有下开口，第一电极103部分覆盖上开口形成进气口106，第二电极104部分覆盖下开口形成出气口(图中未示出)，且进气口106和出气口是相对设置的。气流通道105与进气口106和出气口连通，以使气流通过进气口106进入气流通道105并通过出气口流出。在本实施例中，中空结构的横向截面为一字形的结构，进气口106和出气口分别位于中空结构一端的顶部和另一端的底部，并且中空结构靠近进气口106一侧的纵向截面面积等于靠近出气口一侧的纵向截面面积，进气口106和出气口相对设置有助于提高气流对第一摩擦部件101的驱动力。
第一摩擦部件101设置在气流通道105内，由于第一电极103和第二电极104分别部分覆盖壳体102顶部的上开口和底部的下开口，所以当气流通过进气口106进入气流通道105时，第一摩擦部件101因气流作用分别与第一电极103和/或第二电极104摩擦并产生电信号，第一电极103和第二电极104为气动传感器的电信号输出端。
如图1所示，第一电极103和第二电极104分别通过引线108和引线109引出，这种设置有助于后续对气动传感器产生的电信号进行处理，当然，本领域技术人员也可以不使用引线，此处不做限定。
结合图2和图3，第一摩擦部件101具有固定部1011和摩擦部1012。第一摩擦部件101的固定部1011与壳体102固定连接，第一摩擦部件101的摩擦部1012分别与第一电极103和/或第二电极104摩擦。其中，第一摩擦部件101可通过多种方式与壳体102进行固定连接，本领域技术人员可根据实际需要进行设置，本发明此处不做具体限定。在本实施例中，为了将第一摩擦部件101与壳体102固定连接，气动传感器还包括：固定件111，壳体102上开设有凹槽110。固定件111与第一摩擦部件101的固定部1011连接后嵌入到凹槽110中，从而实现了第一摩擦部件101与壳体102的固定连接，并使气流在气流通道105内流动的方向与第一摩擦部件101所在平面平行。这种设置提高了气流对第一摩擦部件101的驱动力，从而提高了第一摩擦部件101的振动频率，并进而有效地提高了气动传感器的输出电压及灵敏度。
本实施例中的第一摩擦部件101包括第一高分子聚合物层，在这种情况下，第一高分子聚合物层分别与第一电极103和第二电极104相对的两个面构成摩擦界面，当气流通过进气口106进入气流通道105时，第一高分子聚合物层在气流的作用下分别与第一电极103和/或第二电极104进行摩擦并产生电信号，这样第一高分子聚合物层(即第一摩擦部件101)、第一电极103(即第二摩擦部件)和第二电极104(即第三摩擦部件)共同构成一个三层结构的摩擦发电机。
为了增加摩擦发电的效果，在第一高分子聚合物层分别与第一电极103和第二电极104构成的摩擦界面中的两个相对面中的至少一个面上设有微纳结构(图中未示出)，从而使在第一电极103和/或第二电极104上产生更多的感应电荷。
另外，该气动传感器还可包括：位于壳体102顶部的上盖体(图中未示出)和位于壳体102底部的下盖体(图中未示出)。上盖体覆盖在第一电极103上，下盖体覆盖在第二电极104上。上盖体和下盖体起到屏蔽外界干扰和保护气动传感器内部结构的作用。
图4为本发明提供的气动传感器实施例二的壳体的立体结构示意图，如图4所示，实施例二的气动传感器与实施例一的气动传感器的区别在于：中空结构靠近进气口一侧的纵向截面面积大于靠近出气口一侧的纵向截面面积。壳体202靠近进气口的一端上设置有凹槽210，固定件(图中未示出)与第一摩擦部件的固定部(图中未示出)连接后嵌入到凹槽210中，从而实现了第一摩擦部件与壳体202的固定连接，并使气流在气流通道205内流动的方向与第一摩擦部件所在平面平行。这种设置有助于提高气流对第一摩擦部件的驱动力，从而提高第一摩擦部件的振动频率，并进而提高气动传感器的输出电压及灵敏度。
图5为本发明提供的气动传感器实施例三的壳体的立体结构示意图，如图5所示，实例三的气动传感器与实施例一的气动传感器的区别在于：中空结构靠近进气口一侧的纵向截面面积小于靠近出气口一侧的纵向截面面积。壳体302靠近进气口的一端上设置有凹槽310，固定件(图中未示出)与第一摩擦部件的固定部(图中未示出)连接后嵌入到凹槽310中，从而实现了第一摩擦部件与壳体302的固定连接，并使气流在气流通道305内流动的方向与第一摩擦部件所在平面平行。这种设置有助于提高气流对第一摩擦部件的驱动力，从而提高第一摩擦部件的振动频率，并进而提高气动传感器的输出电压及灵敏度。
图6a为本发明提供的气动传感器实施例四的壳体的立体结构示意图，图6b为本发明提供的气动传感器实施例四的壳体中空结构的横向截面示意图，如图6a和图6b所示，实施例四的气动传感器与实施例一的气动传感器的区别在于：中空结构的横向截面为X形的结构，进气口和出气口位于中空结构的对角位置。固定件(图中未示出)与第一摩擦部件的固定部(图中未示出)连接后嵌入到凹槽410中，从而实现了第一摩擦部件与壳体402的固定连接，并使气流在气流通道405内流动的方向与第一摩擦部件所在平面成预设角度。其中，箭头所指方向为气流在气流通道405内的流动方向。如图6b所示，壳体顶部的进气口在中空结构的横向截面中的映射位置对应为位置a，且壳体底部的出气口在中空结构的横向截面中的映射位置对应为位置b，这种设置有助于提高气流对第一摩擦部件的驱动力，从而提高第一摩擦部件的振动频率，并进而提高气动传感器的输出电压及灵敏度。
图7a为本发明提供的气动传感器实施例五的壳体的立体结构示意图，图7b为本发明提供的气动传感器实施例五的壳体中空结构的横向截面示意图，如图7a和图7b所示，实施例五的气动传感器与实施例一的气动传感器的区别在于：中空结构的横向截面为十字形的结构，进气口和出气口位于中空结构的对角位置。固定件(图中未示出)与第一摩擦部件的固定部(图中未示出)连接后嵌入到凹槽510中，从而实现了第一摩擦部件与壳体502的固定连接，并使气流在气流通道505内流动的方向与第一摩擦部件所在平面垂直。其中，箭头所指方向为气流在气流通道505内的流动方向。如图7b所示，壳体顶部的进气口在中空结构的横向截面中的映射位置对应为位置a，且壳体底部的出气口在中空结构的横向截面中的映射位置对应为位置b，这种设置有助于提高气流对第一摩擦部件的驱动力，从而提高第一摩擦部件的振动频率，并进而提高气动传感器的输出电压及灵敏度。
作为另一种可选的实施方式，还可仿照实施例二和实施例三的方式，改变实施例四和实施例五中的气动传感器的中空结构的设置，使中空结构靠近进气口一侧的纵向截面面积大于或小于靠近出气口一侧的纵向截面面积，从而提高气流对第一摩擦部件的驱动力。
图8为本发明提供的气动传感器实施例六的立体结构示意图，图9a、图9b和图9c分别为本发明提供的气动传感器实施例六的壳体的俯视图、一种A-A剖面图和另一种A-A剖面图，图10为本发明提供的气动传感器实施例六的壳体与摩擦部件组合后的立体结构示意图。如图8至图10所示，该气动传感器包括：第一摩擦部件601、壳体602、第一电极603(即第二摩擦部件)和第二电极604(即第三摩擦部件)。其中，壳体602具有预设形状的中空结构以形成气流通道605。中空结构在壳体602的顶部具有上开口，在壳体602的底部具有下开口，进气口606开设在壳体602的外壁和顶部交界的第一区域(如图9b或图9c中所示的壳体602外壁的右上部)，出气口607开设在壳体602的外壁和底部交界的第二区域(如图9b或图9c中所示的壳体602外壁的左下部)，且进气口606和出气口607是相对设置的。第一电极603部分覆盖上开口且未覆盖进气口606，第二电极604部分覆盖下开口且未覆盖出气口607。气流通道605与进气口606和出气口607连通，以使气流通过进气口606进入气流通道605并通过出气口607流出。在本实施例中，靠近进气口606一侧的纵向截面面积等于靠近出气口607一侧的纵向截面面积，进气口606和出气口607相对设置有助于提高气流对第一摩擦部件601的驱动力。
第一摩擦部件601设置在气流通道605内，由于第一电极603和第二电极604分别部分覆盖壳体602顶部的上开口和底部的下开口，所以当气流通过进气口606进入气流通道605时，第一摩擦部件601因气流作用分别与第一电极603和/或第二电极604摩擦并产生电信号，第一电极603和第二电极604为气动传感器的电信号输出端。实施例六的气动传感器的第一摩擦部件601仍采用图3所示的第一摩擦部件。第一摩擦部件具有固定部和摩擦部，其中，固定部与壳体602固定连接，摩擦部与第一电极603和/或第二电极604摩擦。
如图8所示，第一电极603和第二电极604分别通过引线608和引线609引出，这种设置有助于后续对气动传感器产生的电信号进行处理，当然，本领域技术人员也可以不使用引线，此处不做限定。
图9b和图9c示出了两种开设进气口606和出气口607的方式，其中，图9b中所示的进气口606和出气口607开设在外壁上形成具有一定的倾斜角度的坡面，而图9c中所示的进气口606和出气口607开设在外壁上形成水平面，另外，图9b和图9c中进气口606和出气口607是相对设置的，这种设置有助于提高气流对第一摩擦部件的驱动力。
气动传感器还包括：固定件(如图3中的固定件111)，壳体602上开设有凹槽610。固定件与第一摩擦部件601的固定部连接后嵌入到凹槽610中，从而实现了第一摩擦部件601与壳体602的固定连接，并使气流在气流通道605内流动的方向与第一摩擦部件601所在平面垂直。这种设置提高了气流对第一摩擦部件601的驱动力，从而提高了第一摩擦部件601的振动频率，并进而有效地提高了气动传感器的输出电压及灵敏度。
另外，本实施例中的第一摩擦部件601包括第一高分子聚合物层，在这种情况下，第一高分子聚合物层分别与第一电极603和第二电极604相对的两个面构成摩擦界面，当气流通过进气口606进入气流通道605时，第一高分子聚合物层在气流的作用下分别与第一电极603和/或第二电极604进行摩擦并产生电信号，这样第一高分子聚合物层(即第一摩擦部件601)、第一电极603(即第二摩擦部件)和第二电极604(即第三摩擦部件)共同构成一个三层结构的摩擦发电机。
此外，为了增加摩擦发电的效果，在第一高分子聚合物层分别与第一电极603和第二电极604构成的摩擦界面中的两个相对面中的至少一个面上设有微纳结构(图中未示出)，从而使在第一电极603和/或第二电极604上产生更多的感应电荷。
另外，该气动传感器还可包括：位于壳体602顶部的上盖体(图中未示出)和位于壳体602底部的下盖体(图中未示出)。上盖体覆盖在第一电极603上，下盖体覆盖在第二电极604上。上盖体和下盖体起到屏蔽外界干扰和保护气动传感器内部结构的作用。
作为另一种可选的实施方式，还可仿照实施例二和实施例三的方式，改变实施例六中的气动传感器的中空结构的设置，使中空结构靠近进气口一侧的纵向截面面积大于或小于靠近出气口一侧的纵向截面面积，从而提高气流对第一摩擦部件的驱动力。
本发明实施例七的气动传感器与实施例六的气动传感器的区别在于：气流在气流通道内流动的方向与第一摩擦部件所在平面平行。图11为本发明提供的气动传感器的壳体实施例七的立体结构示意图，如图11所示，进气口706开设在壳体702的外壁和顶部交界的第一区域(如图11中所示的壳体702外壁的右上部)，出气口707开设在壳体702的外壁和底部交界的第二区域(如图11中所示的壳体702外壁的左下部)，且进气口706和出气口707开设在外壁上形成水平面，以使气流通过进气口706进入气流通道705并通过出气口707流出。
本实施例中的气动传感器的第一摩擦部件仍采用图3所示的第一摩擦部件。固定件与第一摩擦部件的固定部连接后嵌入到凹槽710中，从而实现了第一摩擦部件与壳体702的固定连接，并使气流在气流通道705内流动的方向与第一摩擦部件所在平面平行。这种设置有助于提高气流对第一摩擦部件的驱动力，从而提高第一摩擦部件的振动频率，并进而提高气动传感器的输出电压及灵敏度。
本发明实施例八的气动传感器与实施例六的气动传感器的区别在于：气流在气流通道内流动的方向与第一摩擦部件所在平面成预设角度。图12为本发明提供的气动传感器实施例八的壳体的立体结构示意图，如图12所示，进气口806开设在壳体802的外壁和顶部交界的第一区域(如图12中所示的壳体802外壁的左上部)，出气口807开设在壳体802的外壁和底部交界的第二区域(如图12中所示的壳体802外壁的右下部)，且进气口806和出气口807开设在外壁上形成具有一定的倾斜角度的坡面，以使气流通过进气口806进入气流通道805并通过出气口807流出。
本实施例中的气动传感器的第一摩擦部件仍采用图3所示的第一摩擦部件。固定件与第一摩擦部件的固定部连接后嵌入到凹槽810中，从而实现了第一摩擦部件与壳体802的固定连接，并使气流在气流通道805内流动的方向与第一摩擦部件所在平面成预设角度。这种设置有助于提高气流对第一摩擦部件的驱动力，从而提高第一摩擦部件的振动频率，进而提高气动传感器的输出电压及灵敏度。
对于上述所有的实施例，还可使气流通道包括：第一气流通道和第二气流通道。其中，第二气流通道的横向截面面积大于第一气流通道的横向截面面积，第一摩擦部件设置在第一气流通道和第二气流通道的交界处。
本发明提供的实施例九的气动传感器是以实施例一的气动传感器为基础，将气流通道设置成包括第一气流通道和第二气流通道。图13为本发明提供的气动传感器实施例九的壳体的立体结构示意图，如图13所示，实施例九的气动传感器与实施例一的气动传感器的区别在于：气流通道包括：第一气流通道1051和第二气流通道1052，其中，第二气流通道1052的横向截面面积大于第一气流通道1051的横向截面面积，摩擦部件设置在第一气流通道1051和第二气流通道1052的交界处。当气流通过进气口进入并流过第一气流通道1051和第二气流通道1052时，由于气流在横向截面面积不同的气流通道里的流速是不同的，因此第一摩擦部件在两种流速不同的气流中的振动会加剧，进一步提高了第一摩擦部件的振动频率，提高了气动传感器的灵敏度。
本发明提供的实施例十的气动传感器是以实施例七的气动传感器为基础，将气流通道设置成包括第一气流通道和第二气流通道。图14为本发明提供的气动传感器实施例十的壳体的立体结构示意图，如图14所示，实施例十的气动传感器与实施例七的气动传感器的区别在于：气流通道包括：第一气流通道7051和第二气流通道7052，其中，第二气流通道7052的横向截面面积大于第一气流通道7051的横向截面面积，摩擦部件设置在第一气流通道7051和第二气流通道7052的交界处。当气流通过进气口进入并流过第二气流通道7051和第一气流通道7052时，由于气流在横向截面面积不同的气流通道里的流速是不同的，因此第一摩擦部件在两种流速不同的气流中的振动会加剧，进一步提高了第一摩擦部件的振动频率，提高了气动传感器的灵敏度。
作为另一种可选的实施方式，还可仿照实施例二和实施例三的方式，改变实施例七、实施例八、实施例九和实施例十中的气动传感器的中空结构的设置，使中空结构靠近进气口一侧的纵向截面面积大于或小于靠近出气口一侧的纵向截面面积，从而提高气流对第一摩擦部件的驱动力。
在上述所有实施例中，第一摩擦部件的形状还可以为图15所示的梯形形状，本领域技术人员可根据实际需要对第一摩擦部件的形状进行设置，本发明此处不做具体限定。
其中，上述所有实施例中第一电极、第二电极和居间电极的材料可选自铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金。其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。
其中，上述所有实施例中第一高分子聚合物层或第二高分子聚合物层的材料分别选自聚二甲基硅氧烷薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。
作为另一种可选的实施方式，在上述所有实施例中，还可使第一摩擦部件、第二摩擦部件和第三摩擦部件共同构成四层结构、五层居间电极结构的摩擦发电机，或者构成多个摩擦发电机的叠加结构。
例如，第一摩擦部件包括第一高分子聚合物层和第二高分子聚合物层，第二高分子聚合物层设置在第一高分子聚合物层相对第二电极的表面上，第一高分子聚合物层与第一电极相对的两个面和/或第二高分子聚合物层与第二电极相对的两个面和/或第一高分子聚合物与第二高分子聚合物层相对的两个面构成摩擦界面。当气流通过进气口进入气流通道时，第一高分子聚合物层与第一电极和/或第二高分子聚合物层与第二电极和/或第一高分子聚合物层与第二高分子聚合物层摩擦。这样第一高分子聚合物层与第二高分子聚合物层(即第一摩擦部件)、第一电极(即第二摩擦部件)和第二电极(即第三摩擦部件)共同构成一个四层结构的摩擦发电机。并且为了增加摩擦发电的效果，在构成摩擦界面的两个相对面中的至少一个面上还可设有微纳结构，使在第一电极和第二电极上感应出更多的电荷。
例如，第一摩擦部件包括居间电极，第二摩擦部件包括依次层叠设置的第一电极和第一高分子聚合物层，第三摩擦部件包括依次层叠设置的第二电极和第二高分子聚合物层，第一高分子聚合物层与居间电极相对的两个面和/或第二高分子聚合物层与居间电极相对的两个面构成摩擦界面。当气流通过进气口进入气流通道时，第一高分子聚合物层与居间电极和/或第二高分子聚合物与居间电极摩擦，此时，第一电极、第二电极和居间电极为气动传感器的电信号输出端。这样第一摩擦部件、第二摩擦部件和第三摩擦部件共同构成一个居间电极结构的摩擦发电机。并且为了增加摩擦发电的效果，在构成摩擦界面的两个相对面中的至少一个面上还可设有微纳结构，使在第一电极、第二电极和居间电极上感应出更多的电荷。
为了更加清晰直观地了解本发明提供的气动传感器的优越性能，在室温及室压环境下，将本发明提供的气动传感器实施例六至实施例八与未设置本发明提供的气流通道的气动传感器进行对比测试。
图16为本发明提供的实施例六的气动传感器的摩擦部件的振动频率的测试图，图17为未设置本发明提供的气流通道的气动传感器的摩擦部件的振动频率的测试图。如图16所示，实施例六的气动传感器的第一摩擦部件的振动频率为1800赫兹，另外，经测试得到实施例六的气动传感器的输出电压可达2.0伏。如图17所示，未设置本发明提供的气流通道的气动传感器的摩擦部件的振动频率为几百赫兹，测试得到的气动传感器的输出电压通常为数百毫伏。
由此可知，本发明提供的实施例六的气动传感器能够有效地提高第一摩擦部件的振动频率，并能够提高气动传感器的输出电压，另外与未设置本发明提供的气流通道的气动传感器相比，实施例六的气动传感器的输出电压更加稳定。
图18为本发明提供的实施例七的气动传感器的摩擦部件的振动频率的测试图，如图18所示，实施例七的气动传感器的摩擦部件的振动频率为2000赫兹，另外，经测试得到实施例七的气动传感器的输出电压可达3.0伏。图19为本发明提供的实施例八的气动传感器的摩擦部件的振动频率的测试图，如图18所示，实施例八的气动传感器摩擦部件的振动频率为1400赫兹，另外，经测试得到实施例八的气动传感器的输出电压可达3.0伏，并且，在测试时发现，当气流较大时，实施例八的气动传感器的输出电压可达7-8伏。由此可知，本发明提供的实施例七和实施例八的气动传感器都能够有效地提高第一摩擦部件的振动频率，并能够提高气动传感器的输出电压，并且与未设置本发明提供的气流通道的气动传感器相比，实施例二和实施例三的气动传感器的输出电压更加稳定。
另外，本发明提供的气动传感器的第一摩擦部件的振动频率、输出电压的大小与气流通道的宽度、第一摩擦部件的厚度、宽度以及长度等都有着密切的关系。本领域技术人员可以根据不同的需要，适当改变气动传感器的上述技术参数，来改变气动传感器的摩擦部件的振动频率及输出电压的大小。
根据本发明提供的技术方案，壳体的内部形成有气流通道，并将第一摩擦部件设置在气流通道内，当气流通过进气口进入气流通道时，第一摩擦部件因气流作用分别与第二摩擦部件和/或第三摩擦部件摩擦并产生电信号。本发明的上述气动传感器简化了现有气动传感器的制作工艺，提高了气流对气动传感器中的第一摩擦部件的驱动力，从而提高了第一摩擦部件的振动频率，并进而有效地提高了气动传感器的输出电压、灵敏度和稳定性。
最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (21)
1.一种气动传感器，具有进气口和出气口，其特征在于，包括：第一摩擦部件、壳体、第二摩擦部件和第三摩擦部件；其中，
所述壳体具有预设形状的中空结构以形成气流通道，所述气流通道与所述进气口和所述出气口连通，以使气流通过所述进气口进入所述气流通道并通过所述出气口流出；其中，所述中空结构靠近所述进气口一侧的纵向截面面积大于或小于靠近所述出气口一侧的纵向截面面积；
所述第一摩擦部件设置在所述气流通道内，所述第二摩擦部件和所述第三摩擦部件设置在能与所述第一摩擦部件接触的位置；
当气流通过所述进气口进入所述气流通道时，所述第一摩擦部件因气流作用分别与所述第二摩擦部件和/或所述第三摩擦部件摩擦并产生电信号，所述第二摩擦部件和所述第三摩擦部件包括所述气动传感器的电信号输出端。
2.根据权利要求1所述的气动传感器，其特征在于，所述中空结构在所述壳体的顶部具有上开口，在所述壳体的底部具有下开口；
所述第二摩擦部件部分覆盖所述上开口形成所述进气口，所述第三摩擦部件部分覆盖所述下开口形成所述出气口。
3.根据权利要求1所述的气动传感器，其特征在于，所述中空结构在所述壳体的顶部具有上开口，在所述壳体的底部具有下开口；
所述进气口开设在所述壳体的外壁和顶部交界的第一区域，所述出气口开设在所述壳体的外壁和底部交界的第二区域；
所述第二摩擦部件部分覆盖所述上开口且未覆盖所述进气口；所述第三摩擦部件部分覆盖所述下开口且未覆盖所述出气口。
4.根据权利要求1所述的气动传感器，其特征在于，所述气动传感器还包括：位于壳体顶部的上盖体和位于壳体底部的下盖体；所述上盖体覆盖所述第二摩擦部件；所述下盖体覆盖所述第三摩擦部件。
5.根据权利要求1所述的气动传感器，其特征在于，所述第一摩擦部件具有固定部和摩擦部；所述固定部与所述壳体固定连接；所述摩擦部与所述第二摩擦部件和/或所述第三摩擦部件摩擦。
6.根据权利要求5所述的气动传感器，其特征在于，所述气动传感器还包括：固定件；所述壳体上开设有凹槽；所述固定件与所述第一摩擦部件的固定部连接后嵌入到所述凹槽中。
7.根据权利要求1所述的气动传感器，其特征在于，所述气流在所述气流通道内流动的方向与所述第一摩擦部件所在平面平行、垂直或成预设角度。
8.根据权利要求1或7所述的气动传感器，其特征在于，所述中空结构的横向截面为一字形的结构，所述进气口和所述出气口分别位于中空结构两端的顶部和底部。
9.根据权利要求1或7所述的气动传感器，其特征在于，所述中空结构的横向截面为X形的结构，所述进气口和所述出气口位于中空结构的对角位置。
10.根据权利要求1或7所述的气动传感器，其特征在于，所述中空结构的横向截面为十字形的结构，所述进气口和所述出气口位于中空结构的对角位置。
11.根据权利要求1-6任一项所述的气动传感器，其特征在于，所述气流通道包括：第一气流通道和第二气流通道；所述第二气流通道的横向截面面积大于所述第一气流通道的横向截面面积；所述第一摩擦部件设置在所述第一气流通道和所述第二气流通道的交界处。
12.根据权利要求1所述的气动传感器，其特征在于，所述第一摩擦部件包括第一高分子聚合物层；所述第二摩擦部件包括第一电极；所述第三摩擦部件包括第二电极；
当所述气流通过所述进气口进入所述气流通道时，所述第一高分子聚合物层与所述第一电极和/或所述第二电极摩擦；所述第一高分子聚合物层与所述第一电极相对的两个面和/或所述第一高分子聚合物层与所述第二电极相对的两个面构成摩擦界面；所述第一电极和所述第二电极为所述气动传感器的电信号输出端。
13.根据权利要求12所述的气动传感器，其特征在于，所述第一摩擦部件还包括第二高分子聚合物层；所述第二高分子聚合物层设置在所述第一高分子聚合物层相对所述第二电极的表面上；所述第一高分子聚合物层与所述第一电极相对的两个面和/或所述第二高分子聚合物层与所述第二电极相对的两个面和/或所述第一高分子聚合物与所述第二高分子聚合物层相对的两个面构成摩擦界面；
当所述气流通过所述进气口进入所述气流通道时，所述第一高分子聚合物层与所述第一电极和/或所述第二高分子聚合物层与所述第二电极和/或第一高分子聚合物层与第二高分子聚合物层摩擦。
14.根据权利要求1所述的气动传感器，其特征在于，所述第一摩擦部件包括居间电极；所述第二摩擦部件包括依次层叠设置的第一电极和第一高分子聚合物层；所述第三摩擦部件包括依次层叠设置的第二电极和第二高分子聚合物层；所述第一高分子聚合物层与所述居间电极相对的两个面和/或所述第二高分子聚合物层与所述居间电极相对的两个面构成摩擦界面；
当所述气流通过所述进气口进入所述气流通道时，所述第一高分子聚合物层与所述居间电极和/或所述第二高分子聚合物与所述居间电极摩擦；所述第一电极、所述第二电极和所述居间电极为所述气动传感器的电信号输出端。
15.根据权利要求12所述的气动传感器，其特征在于，所述构成摩擦界面的两个相对面中的至少一个面上设有微纳结构。
16.根据权利要求13或14所述的气动传感器，其特征在于，所述构成摩擦界面的两个相对面中的至少一个面上设有微纳结构。
17.根据权利要求12-14任一项所述的气动传感器，其特征在于，所述第一高分子聚合物层的材料选自聚二甲基硅氧烷薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。
18.根据权利要求15所述的气动传感器，其特征在于，所述第一高分子聚合物层的材料选自聚二甲基硅氧烷薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。
19.根据权利要求16所述的气动传感器，其特征在于，所述第一高分子聚合物层的材料选自聚二甲基硅氧烷薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。
20.根据权利要求13或14所述的气动传感器，其特征在于，所述第二高分子聚合物层的材料选自聚二甲基硅氧烷薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。
21.根据权利要求16所述的气动传感器，其特征在于，所述第二高分子聚合物层的材料选自聚二甲基硅氧烷薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510450474.0A CN105203139B (zh) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | 气动传感器 |
| US15/325,302 US20170219391A1 (en) | 2015-07-28 | 2016-06-12 | Pneumatic Sensor and Electronic Cigarette |
| PCT/CN2016/085450 WO2017016334A1 (zh) | 2015-07-28 | 2016-06-12 | 气动传感器及电子烟 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510450474.0A CN105203139B (zh) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | 气动传感器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105203139A CN105203139A (zh) | 2015-12-30 |
| CN105203139B true CN105203139B (zh) | 2017-08-08 |
Family
ID=54950946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510450474.0A Active CN105203139B (zh) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | 气动传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105203139B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170219391A1 (en) * | 2015-07-28 | 2017-08-03 | Nazhiyuan Technology (Tangshan), LLC. | Pneumatic Sensor and Electronic Cigarette |
| CN105901770B (zh) * | 2016-01-08 | 2019-09-10 | 纳智源科技（唐山）有限责任公司 | 基于摩擦发电的气动传感器、气流处理装置及电子烟 |
| CN108704209B (zh) * | 2017-05-19 | 2024-04-16 | 纳智源科技（唐山）有限责任公司 | 呼吸频率监测装置、系统、呼吸机及吸氧机 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201514238U (zh) * | 2009-09-28 | 2010-06-23 | 潍坊勤毅电子科技有限公司 | 一种气流传感器 |
| CN202160156U (zh) * | 2011-08-22 | 2012-03-07 | 微创高科有限公司 | 气流气压感应元件 |
| CN203719699U (zh) * | 2014-02-26 | 2014-07-16 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 用于管道监测的流量传感装置 |
| CN203874622U (zh) * | 2014-04-15 | 2014-10-15 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 气体净化装置及应用该气体净化装置的车辆空气净化系统 |
| CN204361932U (zh) * | 2014-12-19 | 2015-05-27 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 一种紧贴式摩擦发电机 |
| CN104807486A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-07-29 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 气动传感器 |
| CN204854777U (zh) * | 2015-07-28 | 2015-12-09 | 纳智源科技（唐山）有限责任公司 | 气动传感器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9072321B2 (en) * | 2009-09-18 | 2015-07-07 | Minilogic Device Corporation Ltd. | Electronic smoke |
-
2015
- 2015-07-28 CN CN201510450474.0A patent/CN105203139B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201514238U (zh) * | 2009-09-28 | 2010-06-23 | 潍坊勤毅电子科技有限公司 | 一种气流传感器 |
| CN202160156U (zh) * | 2011-08-22 | 2012-03-07 | 微创高科有限公司 | 气流气压感应元件 |
| CN203719699U (zh) * | 2014-02-26 | 2014-07-16 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 用于管道监测的流量传感装置 |
| CN203874622U (zh) * | 2014-04-15 | 2014-10-15 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 气体净化装置及应用该气体净化装置的车辆空气净化系统 |
| CN204361932U (zh) * | 2014-12-19 | 2015-05-27 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 一种紧贴式摩擦发电机 |
| CN104807486A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-07-29 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 气动传感器 |
| CN204854777U (zh) * | 2015-07-28 | 2015-12-09 | 纳智源科技（唐山）有限责任公司 | 气动传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105203139A (zh) | 2015-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2017016334A1 (zh) | 气动传感器及电子烟 | |
| CN105203139B (zh) | 气动传感器 | |
| CN107427065B (zh) | 电子烟及其电源装置 | |
| WO2017118138A1 (zh) | 基于摩擦发电的气动传感器、气流处理装置及智能气动传感器系统 | |
| JP6918775B2 (ja) | 電子ベーピング装置用の電源セクション構成および電子ベーピング装置 | |
| CN204540828U (zh) | 薄膜式气动传感器、气流处理装置及电子烟 | |
| CN106136321B (zh) | 薄膜式气动传感器、气流处理装置及电子烟 | |
| CN104605483B (zh) | 电子烟气流感应装置及电子烟 | |
| CN108697167A (zh) | 用于控制电子蒸汽烟装置的方法和装置 | |
| RU2740055C1 (ru) | Блок питания аэрозольного устройства | |
| WO2017020290A1 (zh) | 电子烟及其电源装置 | |
| CN204854777U (zh) | 气动传感器 | |
| CN204930385U (zh) | 电子烟气动传感器、气流处理装置及电子烟 | |
| CN206446654U (zh) | 转向用开关装置以及方向盘 | |
| RU2736824C1 (ru) | Блок питания аэрозольного устройства, способ управления блоком питания аэрозольного устройства и компьютерно-читаемый носитель, содержащий управляющую программу блока питания аэрозольного устройства | |
| CN105901770B (zh) | 基于摩擦发电的气动传感器、气流处理装置及电子烟 | |
| CN110558621A (zh) | 雾化装置 | |
| CN108872318A (zh) | 一种基于仿生鼻腔结构的自供能呼吸传感器及其制备方法 | |
| WO2017016316A1 (zh) | 电子烟气动传感器、气流处理装置及电子烟 | |
| CN105982361A (zh) | 基于摩擦发电的气动传感器、气流处理装置及电子烟 | |
| KR102292573B1 (ko) | 마찰 대전 에너지 하베스터, 상기 마찰 대전 에너지 하베스터의 제조 방법, 상기 마찰 대전 에너지 하베스터의 동작 방법, 상기 마찰 대전 에너지 하베스터를 이용하는 전자 종이 및 전자 센서 | |
| US6771075B2 (en) | Air ion measuring device | |
| CN105433439A (zh) | 电子烟气动传感器、气流处理装置及电子烟 | |
| CN112674390A (zh) | 可由流体致动并且可特别用于激活吸入器装置的防水开关 | |
| CN106153127B (zh) | 电子烟气动传感器、气流处理装置及电子烟 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |