CN106441376A - 石墨栅柔性电阻应变片及其制造方法 - Google Patents

石墨栅柔性电阻应变片及其制造方法 Download PDF

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许年春
冯桥木
吴同情
钟睿
赵宝云
黄伟
况龙川
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means

Abstract

本发明公开了一种石墨栅柔性电阻应变片,属于柔性应变片领域,用于解决现有应变片的变形能力小,制造成本高的问题。它包括下基底层,所述下基底层为软质绝缘的片状体;位于下基底层上表面的中间石墨涂层,所述中间石墨涂层用于感应形变引起的电阻变化;位于中间石墨涂层两端的金属连接组件和引出线,所述金属连接组件用于连通中间石墨涂层和引出线;上覆盖层,所述上覆盖层将中间石墨涂层、金属连接组件固定于下基底层。本技术方案提供了一种石墨栅柔性电阻应变片,具有较大的变形,精度高,且制造简单,成本低。

Description

石墨栅柔性电阻应变片及其制造方法
技术领域
本发明属于柔性应变片领域,具体来说,是石墨栅柔性电阻应变片及其制造方法。
背景技术
专利文献1:电阻应变片及电阻应变式传感器(申请号:201510312473.X;公告号:104880206A),本发明提供了一种电阻应变片及电阻应变式传感器,其中,电阻应变片包括:柔性基底;电阻应变传感单元,附着于所述柔性基底上。所述电阻应变传感单元两端设有引出电极。所述电阻应变式传感器包括:电阻应变片和被测构件,电阻应变片与所述被测构件在物理量的作用下一起产生形变,通过测量形变过程中所述电阻应变片的电阻值变化量来测量作用于所述被测构件上的所述物理量的大小。
专利文献1的优点在于:本发明可以测量最大200%的应变、及其对应的物理量,而且集成度高、可拓展性好、易于实现。
专利文献1的缺点在于:制造的工艺复杂,且成本高,且用到的导电薄膜需要专门的制造生产,进一步的提高了使用的成本,
传统的电阻应变片敏感栅为0.02~0.05mm的康铜丝或者镍铬丝绕成,虽然精度比较高,但是变形能力很小(通常在1%以下),对于发生大变形的物体,如爆炸引起的岩石振动、发生弯曲或拉伸破坏时的梁柱钢筋均无法测试。另外,传统的电阻应变片无论基底或敏感栅,刚度均较大,对于刚度小于其刚度的物体,如用于地应力测试的胶套筒,由于变形不协调,无法准确测试出其应变量。
发明内容
本发明目的是旨在提供了一种变形量大、制造方便、成本低的石墨栅柔性电阻应变片。
为实现上述技术目的,本发明采用的技术方案如下:
一种石墨栅柔性电阻应变片,
包括下基底层,所述下基底层为软质绝缘的片状体;
位于下基底层上表面的中间石墨涂层,所述中间石墨涂层用于感应形变引起的电阻变化;
位于中间石墨涂层两端的金属连接组件和引出线,所述金属连接组件用于连通中间石墨涂层和引出线;
上覆盖层,所述上覆盖层将中间石墨涂层、金属连接组件固定于下基底层。
采用上述技术方案,下基底层为软质绝缘的片状体能够适应较大的变形量。
进一步限定,所述中间石墨涂层为栅状。
栅状弯折的次数越多,精度越高。
进一步限定,所述中间石墨涂层采用铅笔涂覆。
取材方便,有效降低了制造成本。
进一步限定,所述金属连接组件为薄片金属。
与较大变形的情形相匹配适应。
一种石墨栅柔性电阻应变片的制造方法,包括如下步骤:
(1)将下基底层水平放置;
(2)用铅笔在下基底层上涂覆,形成中间石墨涂层;
(3)在中间石墨层两端放置金属连接组件;
(4)将引出线焊接在金属连接组件上;
(5)用滴管在下基底层上表面滴注灌封胶,固化形成上覆盖层。
制造的工序简单,可推广性好。
本发明相比现有技术,变形量大,结构简单,制造方便,成本低。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明;
图1为本发明一种石墨栅柔性电阻应变片的结构示意图;
主要元件符号说明如下:
下基底层1,中间石墨涂层2,金属连接组件3,引出线4,上覆盖层5。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明,下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
实施例一,
如图1所示,一种石墨栅柔性电阻应变片,包括下基底层1,下基底层1为软质绝缘的片状体;
位于下基底层1上表面的中间石墨涂层2,中间石墨涂层2用于感应形变引起的电阻变化;
位于中间石墨涂层2两端的金属连接组件3和引出线4,金属连接组件4用于连通中间石墨涂层2和引出线4;
上覆盖层5,上覆盖层5将中间石墨涂层2、金属连接组件3固定于下基底层1。
实施例二,
如图1所示,一种石墨栅柔性电阻应变片,包括下基底层1,下基底层1为软质绝缘的片状体;
位于下基底层1上表面的中间石墨涂层2,中间石墨涂层2用于感应形变引起的电阻变化;
位于中间石墨涂层2两端的金属连接组件3和引出线4,金属连接组件4用于连通中间石墨涂层2和引出线4;
上覆盖层5,上覆盖层5将中间石墨涂层2、金属连接组件3固定于下基底层1。
优选的,中间石墨涂层2为栅状。
实施例三,
如图1所示,一种石墨栅柔性电阻应变片,包括下基底层1,下基底层1为软质绝缘的片状体;
位于下基底层1上表面的中间石墨涂层2,中间石墨涂层2用于感应形变引起的电阻变化;
位于中间石墨涂层2两端的金属连接组件3和引出线4,金属连接组件4用于连通中间石墨涂层2和引出线4;
上覆盖层5,上覆盖层5将中间石墨涂层2、金属连接组件3固定于下基底层1。
优选的,中间石墨涂层2为栅状。
优选的,中间石墨涂层2采用铅笔涂覆。
最优的,金属连接组件4为薄片金属。
以上实施例的区别在于:实施例二相比实施例一,实施例二的制造成本得到降低,实施例三相比于其他实施例,在较大形变的适用性更好,且中间石墨涂层2和金属连接组件4的连接更可靠,不易断开。
一种石墨栅柔性电阻应变片的制造方法,包括如下步骤:
(1)将下基底层1水平放置;
(2)用铅笔在下基底层1上涂覆,形成中间石墨涂层2;
(3)在中间石墨层2两端放置金属连接组件3;
(4)将引出线4焊接在金属连接组件3上;
(5)用滴管在下基底层1上表面滴注灌封胶,固化形成上覆盖层5。
以上的铅笔最好选用8B/9B或者其他石墨含量较高的铅笔。
在使用前先标定出石墨栅柔性电阻应变片的敏感系数,即单位应变引起的电阻相对变化。标定方法是分别测出应变片在不同应变量下的电阻值,作出应变量与电阻值的关系曲线,根据两者的关系曲线确定敏感系数。
使用时采用粘胶将本发明贴于被测物体表面,采用电阻表连接引出导线,测试出应变片的初始电阻值,当被测物体由于受力发生拉伸变形时,只要基底层材料刚度小于被测物体刚度,测基底层就会发生同步等量的变形,栅状石墨涂层也会发生同步等量的变形,电阻表测试出的电阻会增加,根据电阻增加值和敏感系数即可计算出被测物体表面发生应变量。
由于所选材料质是容易变形的软质绝缘橡胶,本应变片刚度很小,因此能测出发生大变形物体的超大应变量(>30%)。
采用8B铅笔涂覆中间石墨涂层2的厚度为0.1mm、宽度为3mm、总长度为29mm时的标定拟合情况如表1:
表1
中间石墨涂层2的厚度为0.1mm、宽度为3mm、总长度为29mm时的标定结果如表2;
应变 电阻(MΩ)
0.00 49.13
0.05 50.27
0.10 51.24
0.15 52.21
0.20 53.18
0.25 54.05
0.30 54.92
0.35 55.69
以上对本发明提供的石墨栅柔性电阻应变片及其制造方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种石墨栅柔性电阻应变片,其特征在于:
包括下基底层,所述下基底层为软质绝缘的片状体;
位于下基底层上表面的中间石墨涂层,所述中间石墨涂层用于感应形变引起的电阻变化;
位于中间石墨涂层两端的金属连接组件和引出线,所述金属连接组件用于连通中间石墨涂层和引出线;
上覆盖层,所述上覆盖层将中间石墨涂层、金属连接组件固定于下基底层。
2.根据权利要求1所述的石墨栅柔性电阻应变片,其特征在于:所述中间石墨涂层为栅状。
3.根据权利要求1或2所述的石墨栅柔性电阻应变片,其特征在于:所述中间石墨涂层采用铅笔涂覆。
4.根据权利要求1或2所述的石墨栅柔性电阻应变片,其特征在于:所述金属连接组件为薄片金属。
5.一种石墨栅柔性电阻应变片的制造方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)将下基底层水平放置;
(2)用铅笔在下基底层上涂覆,形成中间石墨涂层;
(3)在中间石墨层两端放置金属连接组件;
(4)将引出线焊接在金属连接组件上;
(5)用滴管在下基底层上表面滴注灌封胶,固化形成上覆盖层。
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