CN107907045B - 一种叉指电容结构的曲率传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于叉指电容结构的曲率传感器，包括柔性基板、金属条以及叉指型结构，所述柔性基板上放置叉指型结构，金属条的数量为两个，两个金属条平行放置在柔性基板上表面两侧，金属条之间放置相互平行、悬空的叉指型结构，当柔性基板贴合在一个曲率的表面上时，弯曲的柔性基板会导致叉指型结构之间的交叠部分发生改变，使得叉指型结构构成的叉指电容发生变化，通过检测叉指电容的变化量实现曲率的测量，本发明突破了传统检测原理的思维限制，寻找到了基于MEMS技术的实现方法，灵敏度和体积都有提升。同时还具有结构简单、设计灵活、易于测量、工艺兼容、成本低等优势。

Description

一种叉指电容结构的曲率传感器
技术领域
本发明属于微电子器件技术领域，具体涉及一种基于叉指电容结构的曲率传感器。
背景技术
在目前的测量曲率的器件中，任意形状凸凹曲面曲率半径一般多采用R型面样板测量，由于R型面样板是比较测量，所以无法测出几何形状的精确值。三坐标测量仪虽然较好地解决了上述问题，但是造价太高，体积也很大，不能在线测量。非接触光学测量法也同样存在着类似的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种提高曲率测量灵敏度和简化结构的叉指电容结构曲率传感器，该曲率传感器采用柔性材料工艺制造，其成本低廉，所以可以实现柔性低成本的叉指电容结构的曲率传感器，并解决在材料、工艺、可靠性和可重复性等诸多方面的问题，从而为实现基于柔性基板叉指电容结构的曲率传感器在曲率测量领域的产业化应用提供了支持和保证。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于叉指电容结构的曲率传感器，该曲率传感器包括柔性基板、金属条以及叉指型结构，所述柔性基板上放置叉指型结构，具体结构为金属条的数量为两个，两个金属条平行放置在柔性基板上表面两侧，金属条之间放置相互平行、悬空的叉指型结构，每个叉指型结构只与一个金属条连接，当柔性基板贴合在一个曲率的表面上时，弯曲的柔性基板会导致叉指型结构之间的交叠部分发生改变，使得叉指型结构构成的叉指电容发生变化，通过检测叉指电容的变化量实现曲率的测量。
该曲率传感器采用微电子工艺，制作于柔性基板上，由于柔性基板的优良机械性能以及其低廉的成本，使该曲率传感器有巨大的应用前景；该曲率传感器相比传统曲率传感器结构更加简单，且因为采用MEMS叉指电容结构，所以拥有较高的灵敏度，较小的体积，且易于测量。
本发明的有益效果是：
本发明中的叉指电容结构的曲率传感器，突破了传统检测原理的思维限制，寻找到了基于MEMS技术的实现方法，灵敏度和体积都有较大的提升。同时，叉指电容结构的曲率传感器还具有结构简单、灵敏度高、设计灵活、易于测量、工艺兼容、成本低等优势。
附图说明
图1是叉指电容结构的曲率传感器示意图。
其中有：柔性基板1、金属条2、3、叉指型结构4、5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，本发明提供了一种叉指电容结构的曲率传感器，该曲率传感器包括柔性基板1、金属条2、3、叉指型结构4、5，金属条23的数量为两个，两个金属条2、3平行放置在柔性基板1上表面两侧，金属条2、3之间放置多个相互平行、悬空的叉指型结构4、5，每个叉指型结构只与一个金属条连接；当柔性基板1贴合在一个曲率的表面上时，弯曲的柔性基板1会导致叉指型结构4、5之间的交叠部分发生改变，使得叉指型结构构成的叉指电容发生变化，通过检测叉指电容的变化量实现曲率的测量。
该曲率传感器采用微电子工艺，制作于柔性基板上，由于柔性基板的优良机械性能以及其低廉的成本，使该曲率传感器有巨大的应用前景；该曲率传感器相比传统曲率传感器结构更加简单，且因为采用MEMS叉指电容结构，所以拥有较高的灵敏度，较小的体积，且易于测量。
本发明中的叉指电容结构的曲率传感器不同于传统的曲率传感器，该曲率传感器具有以下主要特点：一、该曲率传感器结构简单，由于采用MEMS技术，整体结构体积小，灵敏度高；二、曲率传感器通过检测叉指电容的变化量实现曲率检测，方便易行；三、曲率传感器可以通过优化设计叉指型结构数目、叉指型结构交叠部分长度、叉指型结构之间距离等结构参数实现对灵敏度、误差范围等性能的控制，具有设计灵活的优势；四、曲率传感器制作在成本低廉且具备保形特征的柔性基板上，并且与成熟的基板制作工艺相兼容，具有很好的成本优势。
区分是否为该结构的标准如下：
（a）采用若干个相互平行、悬空的叉指型结构，
（b）采用柔性材料作为基板。
满足以上两个条件的结构即应视为该叉指电容结构的曲率传感器。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (1)

1.一种叉指电容结构的曲率传感器，其特征在于：包括柔性基板（1）、金属条（2）（3）、叉指型结构（4）（5），所述金属条（2）（3）的数量为两个，两个金属条（2）（3）平行放置在柔性基板（1）上表面两侧，金属条（2）（3）之间放置相互平行、悬空的叉指型结构（4）（5），每个叉指型结构只与一个金属条连接；
传感器的使用方法是：当柔性基板（1）贴合在一个曲率的表面上时，弯曲的柔性基板（1）会导致叉指型结构（4）（5）之间的交叠部分发生改变，使得叉指型结构构成的叉指电容发生变化，通过检测叉指电容的变化量实现曲率的测量。
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