CN106225659A - 一种提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的方法，属于测量技术领域。该方法用溶液混合法和挤压硫化封装法制备出基于炭黑填充聚乙烯复合材料的压阻位移敏感元件；将两个压阻位移敏感元件作为传感器子单元放置于被测工件的相反侧并施加初始形变，以使两个子单元的形变随位移的变化趋势相反且处于压阻曲线灵敏度最大的区域；将两个子单元放置于电桥的相邻桥臂。本发明所提出的方法充分利用了敏感材料本身的特性，不需要软件补偿就可有效提高线性度，而且还可提高灵敏度，适用于国防与工业大型设备狭小曲面层间位移测量等领域。

Description

一种提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的方法
技术领域
本发明属于测量技术领域，特别涉及到压阻传感器和位移测量。
背景技术
压阻位移传感器在现代工程领域起着重要作用，导电高分子复合材料作为一种具有压阻效应的新型功能材料，是制备压阻位移传感器常用的敏感材料。然而，复合材料的压阻曲线是非线性的，故而降低了系统性能，而且，基于这种材料的压阻位移传感器的灵敏度也亟需提高。为了提高压阻位移传感器的线性度，传统的方法是采用软件补偿，但这种方法增加了系统复杂性，没有充分利用敏感材料本身的特性，而且在改善线性度的同时，并不能提高传感器的灵敏度。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：利用溶液混合法和挤压硫化封装法将炭黑和聚乙烯混合制备为压阻位移敏感元件，炭黑的粒径小于50纳米，炭黑和聚乙烯的体积比为介于2.5％到3.5％之间，以确保压阻位移敏感元件的压阻曲线单调且具有最大灵敏度；将所述的压阻位移敏感元件作为1号子单元置于被测工件的正面，将另一个结构与1号子单元相同的压阻位移敏感元件作为2号子单元置于被测工件的反面，并对1号子单元和2号子单元施加初始形变，以确保1号子单元和2号子单元在位移变化过程中的形变变化趋势相反且处于压阻曲线灵敏度最大的区域；将1号子单元和2号子单元置于电桥的相邻桥臂。
本发明的特点及效果：
与传统的提高传感器线性度的方法相比，本发明所提出的方法，充分利用了敏感材料本身的特性，不需要软件补偿，就可有效提高线性度，而且还可同时提高灵敏度，适合应用于国防与工业大型设备狭小曲面层间位移测量等领域。
附图说明
图1为压阻位移传感元件示意图。
图2为实验装置示意图。
图1-图2中，a代表顶层封装薄膜，b代表覆合在顶层封装薄膜的金属电极，c代表热固胶，d代表碳纳米管填充聚乙烯复合材料薄膜，e代表覆合在底层封装薄膜的铜电极，f代表底层封装薄膜，g代表立柱，h代表顶端固定平台，i代表1号子单元，j代表被测工件，k代表2号子单元，1代表底端移动刚性平板，m代表1号升降台，n代表2号升降台，o代表底端固定平台。
具体实施方式
如图1所示，在绝缘薄膜f上覆合金属电极e以制备底层封装薄膜，在机械搅拌和超声波震荡的作用下，将炭黑填充在聚乙烯之中形成碳纳米管填充聚乙烯复合材料，炭黑的粒径小于50纳米，炭黑和聚乙烯的体积比为介于2.5％到3.5％之间，以确保压阻位移敏感元件的压阻曲线单调，将炭黑填充聚乙烯复合材料覆合在底层封装薄膜上的铜电极上，在铜电极周围涂敷热固胶，将另一个结构与底层封装薄膜相同的薄膜作为顶层封装薄膜覆盖在炭黑填充聚乙烯复合材料与热固胶之上形成三明治结构，然后用柔性材料封装机对三明治结构进行热压封装，制备成压阻位移敏感元件；如图2所示，将所述的压阻位移传感元件作为1号子单元i置于被测工件j的正面，将另一个结构和成分与1号子单元i相同的压阻位移传感元件置于被测工件j的反面作为2号子单元k，并通过1号升降台m的移动对1号子单元i施加初始形变，通过2号升降台n的移动对2号子单元k施加初始形变，以确保1号子单元i的形变随位移增大而增大，2号子单元k的形变随位移增大而减小，且1号子单元i和2号子单元k在位移变化过程中处于压阻曲线灵敏度最大的区域，将1号子单元i和2号子单元k分别放置于电桥的相邻桥臂，以完成用于提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的装置的制备。
实施例
(1)、在聚酰亚胺薄膜上覆合铜电极以制备底层封装薄膜，在机械搅拌和超声波震荡的作用下，将碳纳米管填充在聚乙烯之中形成炭黑填充聚乙烯复合材料，炭黑的粒径为30纳米，炭黑和聚乙烯的体积比为3％，以确保压阻位移敏感元件的电阻随形变的增大而增大，将炭黑填充聚乙烯复合材料覆合在底层封装薄膜上的铜电极上，在铜电极周围涂敷热固胶，将另一个结构与底层封装薄膜相同的薄膜作为顶层封装薄膜覆盖在炭黑填充聚乙烯复合材料与热固胶之上形成三明治结构，然后用柔性材料封装机对三明治结构进行热压封装，制备成压阻位移敏感元件，所述的压阻位移敏感元件中的炭黑填充聚乙烯材料的长度为5毫米、宽度为3毫米、厚度为2毫米；(2)、将所述的压阻位移传感元件作为1号子单元置于被测工件的正面，将另一个结构和成分与1号子单元相同的压阻位移传感元件置于被测工件的反面作为2号子单元，对1号子单元施加初始形变0.3毫米，对2号子单元施加初始形变0.7毫米，以确保1号子单元的形变随位移增大而增大，2号子单元的形变随位移增大而减小，且1号子单元i和2号子单元k在位移变化过程中处于压阻曲线灵敏度最大的区域；将1号子单元和2号子单元分别放置于电桥的相邻桥臂，以完成用于提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的装置的制备。

Claims (1)

1.一种提高压阻位移传感器线性度和灵敏度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：利用溶液混合法和挤压硫化封装法将炭黑和聚乙烯混合制备为压阻位移敏感元件，炭黑的粒径小于50纳米，炭黑和聚乙烯的体积比为介于2.5％到3.5％之间；将所述的压阻位移敏感元件作为1号子单元置于被测工件的正面，将另一个结构与1号子单元相同的压阻位移敏感元件置于被测工件的反面作为2号子单元，并对1号子单元和2号子单元施加初始形变；将1号子单元和2号子单元分别放置于电桥的相邻桥臂。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1866007A (zh) * 2006-05-12 2006-11-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种集成压阻二氧化硅悬臂梁超微量检测传感器、制作方法及应用
CN101201277A (zh) * 2007-11-23 2008-06-18 清华大学 阵列式超薄柔顺力传感器及其制备方法
CN101885463A (zh) * 2010-06-21 2010-11-17 东北大学 基于碳纳米管填充高分子复合材料的柔性压敏元件研制方法
CN102023064A (zh) * 2010-10-19 2011-04-20 东北大学 用于研制柔性传感器敏感单元的挤压式极间硫化成型封装法
CN102175305A (zh) * 2011-01-24 2011-09-07 中北大学 一种单片集成三维矢量振动传感器
CN102380989A (zh) * 2010-08-27 2012-03-21 山东泉林包装有限公司 一种层压阻隔性包装材料的制备方法
CN103718014A (zh) * 2011-04-13 2014-04-09 俄克拉何马大学董事会 具有感测功能的土工合成材料及其制备和使用方法
CN103743438A (zh) * 2013-12-31 2014-04-23 东北大学 复合型柔软压力位移敏感元件及其研制方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1866007A (zh) * 2006-05-12 2006-11-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种集成压阻二氧化硅悬臂梁超微量检测传感器、制作方法及应用
CN101201277A (zh) * 2007-11-23 2008-06-18 清华大学 阵列式超薄柔顺力传感器及其制备方法
CN101885463A (zh) * 2010-06-21 2010-11-17 东北大学 基于碳纳米管填充高分子复合材料的柔性压敏元件研制方法
CN102380989A (zh) * 2010-08-27 2012-03-21 山东泉林包装有限公司 一种层压阻隔性包装材料的制备方法
CN102023064A (zh) * 2010-10-19 2011-04-20 东北大学 用于研制柔性传感器敏感单元的挤压式极间硫化成型封装法
CN102175305A (zh) * 2011-01-24 2011-09-07 中北大学 一种单片集成三维矢量振动传感器
CN103718014A (zh) * 2011-04-13 2014-04-09 俄克拉何马大学董事会 具有感测功能的土工合成材料及其制备和使用方法
CN103743438A (zh) * 2013-12-31 2014-04-23 东北大学 复合型柔软压力位移敏感元件及其研制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NARKIS M等: "Electrical properties of carbon black filled polyethylene", 《POLYMER ENGINEERING & SCIENCE》 *

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