CN110779965A - 一种大面积表面损伤柔性探测装置 - Google Patents

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    • G01N27/24—Investigating the presence of flaws

Abstract

本发明公开了一种大面积表面损伤柔性探测装置，属于智能识别技术领域。本发明将用于制作压电传感器；或者涂在摩天大楼外部玻璃上避免玻璃被腐蚀、损伤的氟化物有机介薄膜，用作表面损伤柔性探测装置中的介电膜。利用氟化物有机介薄膜的介电性，使PVDF有机介电薄膜1在划痕区域的电容发生改变，进而与非划痕区域的PVDF有机介电薄膜1产生电容差；并通过柔性薄膜晶体管传感阵列识别该电容差并转换成电学信号；经柔性薄膜晶体管传感阵列输出端传输给柔性电路板处理，其处理结果经引脚输出至电脑以图像显示出来，以此实现表面探伤。具有应用面积广、敏度高、环境污染小、高效低价的优点；针对异型表面探伤操作简单易实现。

Description

一种大面积表面损伤柔性探测装置
技术领域：
本发明属于智能识别技术领域，尤其涉及一种大面积表面损伤柔性探测装置。
背景技术：
表面探伤是检测各类器械近表面损伤的方法之一，表面探伤技术已经广泛运用于电力工程、航空航天、冶金、汽车检测、铁轨检测等技术领域。目前，市场上较为成熟的表面探伤技术主要有磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)和涡流检测(ET),这些主要技术都存在应用面积小，检测速率低，环境污染大和检测对象单一等问题，因此，目前市场急需一种能针对多种对象进行大面积、高效率实时表面损伤检测的新型传感器。
发明内容：
针对上述存在的问题或不足，为解决现有技术表面探伤技术中应用面积窄，检测速率低，环境污染严重等综合性问题，本发明提供一种大面积表面损伤柔性探测装置，本发明所提供的大面积表面损伤柔性探测装置具有检测应用面积广、检测速率高，环境污染小；针对异型表面的探伤操作简单易实现。
本发明的具体技术方案为：
一种大面积表面损伤柔性探测装置，包括绝缘柔性衬底、柔性薄膜晶体管传感阵列、氟化物有机介电薄膜、柔性电路板以及引脚；
其中，所述绝缘柔性衬底上依次沉积有柔性薄膜晶体管传感阵列和氟化物有机介电薄膜；所述氟化物有机介电薄膜完全重叠于所述柔性薄膜晶体管传感阵列之上；
所述柔性电路板通过各向异性导电胶与柔性薄膜晶体管传感阵列相连，其输出端通过引脚和电脑输入端相连接。
进一步的，所述氟化物有机介电薄膜的沉积厚度为5μm～100μm；所述柔性薄膜晶体管传感阵列规格为5mm×5mm～200mm×200mm。
进一步的，所述氟化物有机介电薄膜为PVDF有机介电膜。
进一步的，所述绝缘柔性衬底为聚酰亚胺薄膜。
本发明提供的一种大面积阵列化表面损伤探测装置，是利用氟化物有机介电薄膜的介电性，促使划痕区域氟化物有机介电薄膜电容发生改变，进而与划痕周围的氟化物有机介电膜产生电容差，并通过柔性薄膜晶体管阵列识别该电容差。最终通过观察电容差的形成实现表面划痕实时检测。本发明可用在飞机机翼表面，汽车外壳表面，手机屏幕表面等较大面积的不平整表面或异型表面，也可以通过此发明达到实时检测的效果，解决了在应用面积、速率、灵敏度、检测材料和环境污染上的局限性，同时也实现的异型表面探伤检测，提高了表面探伤的效率。对于表面探伤技术而言，提供了一种新思路。
附图说明：
图1为实施例大面积阵列化表面损伤探测装置叠层图；
图2为实施例大面积阵列化表面损伤探测装置的立体结构示意图；
图3为实施例大面积阵列化表面损伤探测装置的实验结果灰度图；
其中1为PVDF有机介电薄膜，2为柔性薄膜晶体管(TFT)传感阵列，3为绝缘柔性衬底，4为大面积阵列化表面损伤探测装置主要部分，4为柔性电路板(FPC)，5为引脚(Pin)。
具体实施方式:
下面结合附图和实施例详述本发明的技术方案。
如图2所示的一种大面积阵列化表面损伤探测装置，该探伤装置的包括衬底，所述衬底由绝缘柔性材料制成，其上依次沉积有柔性薄膜晶体管(TFT)2传感阵列和PVDF有机介电薄膜1；所述氟化物有机介电薄膜1完全重叠于所述柔性薄膜晶体管传感阵列2之上；所述柔性电路板(FPC)4通过各向异性导电胶与柔性薄膜晶体管(TFT)传感阵列2相连；因为各向异性导电胶具有仅纵向导电、横向不导电的功能，所以最终所制作出来的模组是如图1所示的叠层结构。
进一步的，所述氟化物有机介电薄膜的沉积厚度为5μm～100μm；所述柔性薄膜晶体管传感阵列规格为5mm×5mm～200mm×200mm。
所述引脚(pin)5主要起传递信息作用，用于实现信号的传输；能够将大面积阵列化表面损伤探测装置检测的结果传输给外部电脑进行图像或数据显示；其输入端与柔性电路板(FPC)4输出端相连，输出端与外部电脑相连。
所述PVDF有机介电薄膜1具有一定的压电性且还有着较高的介电常数；在现有的使用中，常利用其压电性作为压电传感器使用；同时由于他的高耐抗性，也经常涂在摩天大楼外部玻璃上，避免玻璃受风吹雨打而被腐蚀或者损伤。本发明中主要利用的是PVDF有机介电薄膜的介电性，该介电性能够使PVDF有机介电薄膜在划痕区域的电容发生改变，进而与非划痕区域的PVDF有机介电薄膜产生电容差。将5.52克PVDF-TrFE粉末完全溶解于40毫升丁酮(CH3COCH2CH3)中，所配置溶液直接涂覆在柔性薄膜晶体管(TFT)传感阵列2上即可制得PVDF有机介电薄膜；其制备方法简单、易实现。
所述柔性薄膜晶体管传感阵列(TFT)2，用于识别PVDF有机介电薄膜1在划痕区域与非划痕区域产生的电容差，并将该电容差转换为电学信号传输给柔性电路板(FPC)4进行算法处理。
实施例：
制作上述大面积阵列化表面损伤探测装置：采用聚酰亚胺薄膜(PI)作为衬底，在其上依次沉积规格为40mm×40mm柔性薄膜晶体管(TFT)传感阵列2、厚度为30μm的PVDF有机介电薄膜1；其中聚酰亚胺薄膜(PI)3与柔性薄膜晶体管(TFT)传感阵列2、PVDF有机介电薄膜1完全重叠。对具有划痕的徽章进行检测，其实施过程及实验结果如下：
先将柔性电路板(FPC)4的输出端通过引脚(Pin)5与电脑输入端相连接；同时打开电脑上相应检测系统；然后将有背面有划痕的样品，放在制作好的大面积阵列化表面损伤探测装置PVDF介电薄膜上，并紧密贴合。根据电容公式
Figure BDA0002242635060000031
(C代表电容，A代表面积，d代表厚度，ε代表介电常数)可知，电容会随着厚度的变化而变化；由于划痕处的凹陷导致此处并没有与PVDF介电薄膜1产生接触，所以产生厚度差,进而使得划痕处的PVDF介电薄膜1与划痕周围的PVDF介电薄膜1产生电容差。该电容差被柔性薄膜晶体管(TFT)传感阵列2识别后，柔性薄膜晶体管(TFT)传感阵列2将该电容差转换为电学信号，并通过薄膜晶体管(TFT)传感阵列2的输出端，将该电学信号传输给柔性电路板(FPC)4输入端接收后进行算法处理；其处理结果经引脚(pin)5传输给电脑，以灰度图的方式显示出来。
图3是本实施例大面积阵列化表面损伤探测装置的实验结果灰度图；图中为该装置所探测到的徽章表面；通过对图3中划痕与缺陷的观察，储存划痕图像并可导出相应的数据，最终通过图像与数据来分析划痕产生原因及过程。
由此可见，采用本发明提供的一种大面积阵列化表面损伤探测装置在进行检测过程中不会对材料进行破坏，且成本低、容易实现。待测样品是直接贴合在PVDF介电薄膜上的，因此操作简便，且能够实现对于异型表面的探伤；对于待测材料也没有限制，应用面积广。图像通过电脑实时显示，检测速率高，且对环境污染小。
以上为本发明的优选实施例，上述实施例中柔性电路板处理过程及算法均为本领域中通用的技术。通过上述说明内容，本领域技术人员能够在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多种多样的变更以及修改。因此本发明的技术性范围并不局限于说明书的内容，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种大面积表面损伤柔性探测装置，其特征在于：该装置包括绝缘柔性衬底、柔性薄膜晶体管传感阵列、氟化物有机介电薄膜、柔性电路板以及引脚；
其中，所述绝缘柔性衬底上依次沉积有柔性薄膜晶体管传感阵列和氟化物有机介电薄膜，所述氟化物有机介电薄膜完全重叠于柔性薄膜晶体管传感阵列之上；
所述柔性电路板通过各向异性导电胶与柔性薄膜晶体管传感阵列相连，其输出端通过引脚和电脑输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的大面积表面损伤柔性探测装置，其特征在于：所述氟化物有机介电薄膜的沉积厚度为5μm～100μm；所述柔性薄膜晶体管传感阵列规格为5mm×5mm～200mm×200mm。
3.根据权利要求2所述的一种大面积表面损伤柔性探测装置：其特征在于：所述氟化物有机介电薄膜为PVDF有机介电膜。
4.根据权利要求3所述的一种大面积表面损伤柔性探测装置：其特征在于：所述绝缘柔性衬底为聚酰亚胺薄膜。
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