CN111198053A - 压力传感器以及压力传感器设计方法 - Google Patents
压力传感器以及压力传感器设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111198053A CN111198053A CN202010025565.0A CN202010025565A CN111198053A CN 111198053 A CN111198053 A CN 111198053A CN 202010025565 A CN202010025565 A CN 202010025565A CN 111198053 A CN111198053 A CN 111198053A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sensing
- electrode layer
- pressure sensor
- sensor
- elements
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 9
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 20
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 12
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 description 3
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 3
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 3
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 Polydimethylsiloxane Polymers 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000001883 metal evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000392 somatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
- G01L1/142—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
本发明提供一种压力传感器以及压力传感器设计方法，所述压力传感器包括层叠设置的第一电极层、压力传感层以及第二电极层，所述压力传感层包括多个第一传感件以及多个第二传感件，所述第一传感件与所述第二传感件之间交错插接设置并使得该压力传感器能够通过该第一传感件及/或该第二传感件的弯曲变形感测外部压力。本发明提供的压力传感器以及压力传感器设计方法，利用第一传感件与第二传感件的结构弯曲来获得第一传感件与第二传感件的结构变形，通过弯曲变形来代替压缩变形来提高更高灵敏度的传感器检测，解决了传感器灵敏度低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种压力传感器以及压力传感器设计方法。
背景技术
随着信息时代的发展，传感器应用领域对被测量信息的范围、精度和稳定情况等性能和参数的测量要求越来越高。普通传感器已经无法满足特殊环境与特殊信号下对气体、压力和湿度的测量需求。压力传感器已广泛应用于智能服装、智能运动和器人“皮肤”等领域。聚偏氟乙烯、硅橡胶、聚酰亚胺等材料已广泛用于制作压力传感器，它们有别于采用金属应变计的测力传感器，具有较好的柔韧性、导电性及压阻特性。
在相关技术中，电容式传感器电极之间的结构通常可以设计为圆柱状、圆锥状、锥台状及球状等微纳结构来提高传感器的灵敏度。但是这种设计以材料的压缩变形本身来实现其应变的测量，通过提高材料的压缩变形程度来提高传感器灵敏度的方法受限于材料本身的压缩强度及弹性模量。另外可以将微纳结构做的足够精密，在压缩的过程中变形相对容易，但是这种精密的微纳结构的对制作工艺有很高的要求，难以实现商业化生产。
针对相关技术中，传感器灵敏度低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中传感器灵敏度低的问题，本发明提供了压力传感器及其设计方法，以至少解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种压力传感器，包括层叠设置的第一电极层、压力传感层以及第二电极层；所述压力传感层包括多个第一传感件以及多个第二传感件，多个所述第一传感件之间一一间隔分布并均连接于所述第一电极层，多个所述第二传感件之间一一间隔分布并均连接于所述第二电极层；所述第一传感件与所述第二传感件之间交错插接设置，并使得所述压力传感器能够通过所述第一传感件及/或所述第二传感件的弯曲变形感测外部压力。
在其中一个实施例中，所述第一传感件倾斜交于所述第一电极层，所述第二传感件正交于所述第二电极层。
在其中一个实施例中，多个所述第一传感件中的至少一个第一传感件，在相对远离所述第一电极层的端部上抵接于所述第二传感件的体部；
多个所述第二传感件中的至少一个第二传感件，在相对远离所述第二电极层的端部上抵接于所述第一传感件的体部。
在其中一个实施例中，所述第一传感件的数量少于所述第二传感件的数量，每个所述第二传感件均能够对应抵接于一个所述第一传感件的体部。
在其中一个实施例中，所述压力传感器还包括两根导线，两根所述导线分别与所述第一电极层和所述第二电极层连接。
在其中一个实施例中，所述压力传感器为电容式压力传感器：所述第一传感件与所述第二传感件均为绝缘件；或者，
所述压力传感器为电阻式压力传感器：所述第一传感件与所述第二传感件均为电阻件。
在其中一个实施例中，所述第二电极层的长度大于所述第一电极层的长度；或者，
所述第一电极层的长度大于所述第二电极层的长度。
在其中一个实施例中，相邻所述第二传感件之间的间隔距离相等；所述第二电极层与所述第一电极层之间的长度差，大于所述相邻所述第二传感件之间的间隔距离。
根据本发明的另一个方面，提供了一种压力传感器设计方法，所述压力传感器设计方法应用于压力传感器上；所述压力传感器包括层叠设置的第一电极层以及第二电极层；所述压力传感器设计方法包括：
在所述第一电极层上安装多个第一传感件并在所述第二电极层上安装多个第二传感件；
将所述第一传感件与所述第二传感件之间交错插接，并使得所述压力传感器能够通过所述第一传感件及/或所述第二传感件的弯曲变形感测外部压力。
在其中一个实施例中，所述将所述第一传感件与所述第二传感件之间交错插接的步骤包括：
将多个所述第一传感件中的至少一个第一传感件在相对远离所述第一电极层的端部上抵接于所述第二传感件的体部，多个所述第二传感件中的至少一个第二传感件在相对远离所述第二电极层的端部上抵接于所述第一传感件的体部。
在其中一个实施例中，所述在所述第一电极层上安装多个第一传感件并在所述第二电极层上安装多个第二传感件的步骤包括：在所述第一电极层上安装多个倾斜交于所述第一电极层的第一传感件，在所述第二电极层上安装多个正交于所述第二电极层的第二传感件。
在其中一个实施例中，所述在所述第一电极层上安装多个倾斜交于所述第一电极层的第一传感件，在所述第二电极层上安装多个正交于所述第二电极层的第二传感件的步骤包括：
在所述第一电极层上安装多个第一传感件；
在所述第二电极层上安装数量多于所述第一传感件的多个所述第二传感件。
在其中一个实施例中，所述在所述第一电极层上安装第一传感件并在所述第二电极层上安装第二传感件的步骤包括：
在所述第一电极层上安装多个呈一一间隔分布的第一传感件，在所述第二电极层上安装多个呈一一间隔分布的第二传感件；并且，
所述将所述第一传感件与所述第二传感件之间交错插接的步骤包括：
将多个所述第一传感件与多个所述第二传感件之间依次交错插接。
上述压力传感器及其设计方法，包括层叠设置的第一电极层、压力传感层以及第二电极层，所述压力传感层包括多个第一传感件以及多个第二传感件，多个所述第一传感件之间一一间隔分布并均连接于所述第一电极层，多个所述第二传感件之间一一间隔分布并均连接于所述第二电极层；所述第一传感件与所述第二传感件之间交错插接设置。本发明提供的压力传感器，利用第一传感件与第二传感件的结构弯曲来获得第一传感件与第二传感件的结构变形，通过弯曲变形来代替压缩变形来提高更高灵敏度的传感器检测，解决了传感器灵敏度低的问题。
附图说明
图1是本发明第一个实施方式中压力传感器的结构示意图；
图2是本发明实施例中压力传感器设计方法的流程图1；
图3是本发明实施例中压力传感器设计方法的流程图2；
图4是本发明实施例中压力传感器设计方法的流程图3；
图5是本发明实施例中压力传感器设计方法的流程图4；
图6是本发明实施例中压力传感器设计方法的流程图5。
主要元件符号说明
| 第一电极层 | 10 |
| 压力传感层 | 20 |
| 第一传感件 | 21 |
| 第二传感件 | 22 |
| 第二电极层 | 30 |
| 导线 | 40 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
需要说明的是，本发明实施例所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，“第一”、“第二”、“第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。可以理解地，“第一”、“第二”、“第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
图1是本发明第一个实施方式中压力传感器的结构示意图，本发明提供了一种压力传感器，本发明提供的压力传感器可以应用于智能服装、智能运动和机器人“皮肤”等领域。
压力传感器，包括层叠设置的第一电极层10、压力传感层20以及第二电极层30；该压力传感层20包括多个第一传感件21以及多个第二传感件22，多个该第一传感件21之间一一间隔分布并均连接于该第一电极层10，多个该第二传感件22之间一一间隔分布并均连接于该第二电极层30；该第一传感件21与该第二传感件22之间交错插接设置，并使得该压力传感器能够通过该第一传感件 21及/或该第二传感件22的弯曲变形感测外部压力。
其中，该第一传感件21以及该第二传感件22的形状可以是长板状，也可以是长方体、长圆柱以及椭球等形状。
需要进一步说明的是，该交错插接设置是指该第一传感件21与该第二传感件22的延伸方向不同，该第一传感件21与该第二传感件22之间交叉抵住连接；多个该第一传感件21之间一一间隔分布可以是等间距的，多个该第二传感件22 之间一一间隔分布可以是等间距的，使得该压力传感器具有更优的压力传感层 20结构，进而提高了该压力传感器的性能。
上述压力传感器，包括层叠设置的第一电极层10、压力传感层20以及第二电极层30，该压力传感层20包括多个第一传感件21以及多个第二传感件22，多个该第一传感件21之间一一间隔分布并均连接于该第一电极层10，多个该第二传感件22之间一一间隔分布并均连接于该第二电极层30，该第一传感件21 与该第二传感件22之间交错插接设置，并使得该压力传感器能够通过该第一传感件21及/或该第二传感件22的弯曲变形感测外部压力，当该压力传感器受力时，该第一传感件21与该第二传感件22进行相对的左右运动。上述压力传感器，利用第一传感件21与第二传感件22的结构弯曲来获得第一传感件21与第二传感件22的结构变形，通过弯曲变形来代替压缩变形来提高更高灵敏度的传感器检测，解决了传感器灵敏度低的问题。
进一步地，该第一传感件21倾斜于该第一电极层10，该第二传感件22正交于该第二电极层30，其中，该第一传感件21倾斜交于该第一电极层10，该第一传感件21不受力，该第一传感件21以及该第二传感件22的形状可以是长板状，也可以是长方体、长圆柱以及椭球等形状。
在一个实施例中，多个该第一传感件21中的至少一个第一传感件21，在相对远离该第一电极层10的端部上抵接于该第二传感件22的体部；
多个该第二传感件22中的至少一个第二传感件22，在相对远离该第二电极层30的端部上抵接于该第一传感件21的体部，其中，该第一传感件21以及该第二传感件22的形状可以是长板状，也可以是长方体、长圆柱以及椭球等形状。
通过上述压力传感器，多个该第一传感件21中的至少一个第一传感件21，在相对远离该第一电极层10的端部上抵接于该第二传感件22的体部，多个该第二传感件22中的至少一个第二传感件22，在相对远离该第二电极层30的端部上抵接于该第一传感件21的体部，实现该压力传感层20的结构连接更加紧密，从而使得压力传感器具有更加稳定的传感性能。
在一个实施例中，该第一传感件21的数量少于该第二传感件22的数量，每个该第二传感件22均能够对应抵接于一个该第一传感件21的体部，其中，该第一传感件21以及该第二传感件22的形状可以是长板状，也可以是长方体、长圆柱以及椭球等形状。
通过上述压力传感器，该第一传感件21的数量少于该第二传感件22的数量，使得每个该第二传感件22均能够对应抵接于一个该第一传感件21的体部，实现该压力传感层20的结构连接更加紧密，从而使得压力传感器具有更加稳定的传感性能。
进一步地，压力传感器还包括两根导线40，两根导线40分别与第一电极层 10和第二电极层30连接，其中，两根导线40的材料包括金、银和铜之一，也可以采用导电银胶的浆料通过打印的方式制备该导线40，两根导线40的形状包括线状和片状之一。
在一个实施例中，压力传感器为电容式压力传感器：第一传感件21与第二传感件22均为绝缘件。
其中，该绝缘件可以通过将液态材料浇入模具固化制得，该液态材料包括以下至少之一：聚氨基甲酸酯(Polyurethane，简称PU)、聚二甲基硅氧烷 (Polydimethylsiloxane，简称PDMS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，简称PET)和聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride，简称PVDF)。
需要进一步说明的是，压力传感层20包括多个第一绝缘件21以及多个第二绝缘件22，多个第一绝缘件21之间一一间隔分布并均连接于第一电极层10，多个第二绝缘件22之间一一间隔分布并均连接于第二电极层30；第一绝缘件 21与第二绝缘件22之间交错插接设置，并使得该压力传感器(100)能够通过该第一绝缘件21)及/或该第二绝缘件(22)的弯曲变形感测外部压力，其中，该第一绝缘件21以及该第二绝缘件22的形状可以是长板状，也可以是长方体、长圆柱以及椭球等形状。
通过上述压力传感器，该压力传感器为电容式压力传感器，第一传感件21 与第二传感件22均为绝缘件，第一绝缘件21与第二绝缘件22之间交错插接设置，并使得该压力传感器(100)能够通过该第一绝缘件(21)及/或该第二绝缘件(22) 的弯曲变形感测外部压力，在压力作用下，第一绝缘件21与第二绝缘件22的结构会发生相对运动，第一电极层10与第二电极层30之间的距离改变，使得电容器的电容改变，通过输出的电信号，可以监测压力传感器受到的压力，实现该压力传感器的功能。上述压力传感器，利用第一绝缘件21与第二绝缘件22 的结构弯曲来获得第一绝缘件21与第二绝缘件22的结构变形，通过弯曲变形来代替压缩变形来提高更高灵敏度的传感器检测，解决了传感器灵敏度低的问题。
在一个实施例中，该第二电极层30的长度大于该第一电极层10的长度；或者，该第一电极层10的长度大于该第二电极层30的长度，需要说明的是，在压力传感器使用的过程中，该绝缘件会发生相对的左右运动，该第二电极层 30的长度大于该第一电极层10的长度，以及该第一电极层10的长度大于该第二电极层30的长度，均可以保证电容器的相对面积不变。
通过上述压力传感器，该压力传感器为电容式压力传感器，在电容式压力传感器使用的过程中，该绝缘件会发生相对的左右运动，设置该第二电极层30 的长度大于该第一电极层10的长度，或者该第一电极层10的长度大于该第二电极层30的长度，均可以保证电容器的相对面积不变，只通过第二电极层30 与第一电极层10的距离变化来检测电容器的电容变化，实现该压力传感器的功能，提高了压力传感器的测量精度。
在一个实施例中，相邻该第二绝缘件22之间的间隔距离相等；该第二电极层30与该第一电极层10之间的长度差，至少大于该相邻该第二绝缘件22之间的间隔距离，需要说明的是，在压力传感器使用的过程中，该绝缘件会发生相对的左右运动，该第二电极层30与该第一电极层10之间的长度差，大于该相邻该第二绝缘件22之间的间隔距离，来保证该电容器的相对面积不变。
通过上述压力传感器，该压力传感器为电容式压力传感器，在电容式压力传感器使用的过程中，该绝缘件会发生相对的左右运动，设置所该第二电极层 30与该第一电极层10之间的长度差，大于该相邻该第二绝缘件22之间的间隔距离，来保证该电容器的相对面积不变，只通过第二电极层30与第一电极层10 的距离变化来检测电容器的电容变化，实现该压力传感器的功能，提高了压力传感器的测量精度。
本实施方式中，压力传感器是电容式压力传感器，第一传感件21与第二传感件22均为绝缘件。
可以理解，压力传感器还可以是电阻式压力传感器，第一传感件21与第二传感件22均为电阻件。
其中，该压力传感器为电阻式压力传感器，该电阻式压力传感器的电极层可以制备成图案化电极层，制备该图案化电极层的方法包括以下之一：激光切割、物理切割、丝网印刷、光刻工艺和3D打印技术，其中，电阻件通过将导电浆料浇入模具固化制得，导电浆料为高分子材料与导电材料的混合物，高分子材料包括PU、PDMS、PET和PVDF至少之一，导电材料包括金属导电颗粒、石墨烯和碳纳米管之一。
需要进一步说明的是，压力传感层20包括多个第一电阻件21以及多个第二电阻件22，多个第一电阻件21之间一一间隔分布并均连接于第一电极层10，多个第二电阻件22之间一一间隔分布并均连接于第二电极层30；第一电阻件 21与第二电阻件22之间交错插接设置，并使得该压力传感器(100)能够通过该第一电阻件21及/或该第二电阻件22的弯曲变形感测外部压力。其中，该第一电阻件21以及该第二电阻件22的形状可以是长板状，也可以是长方体、长圆柱以及椭球等形状。
通过上述压力传感器，该压力传感器为电阻式压力传感器，第一传感件21 与第二传感件22均为电阻件，第一电阻件21与第二电阻件22之间交错插接设置，并使得该压力传感器(100)能够通过该第一电阻件21及/或该第二电阻件22 的弯曲变形感测外部压力，在压力作用下，第一传感件21与第二传感件22的结构会发生相对运动，第一电阻件21与第二电阻件22插接的接触面积改变，进而改变压力传感层20的电阻值，通过输出的电信号，可以监测压力传感器受到的压力，实现该压力传感器的功能。上述压力传感器，利用第一电阻件21与第二电阻件22的结构弯曲来获得第一电阻件21与第二电阻件22的结构变形，通过弯曲变形来代替压缩变形来提高更高灵敏度的传感器检测，解决了传感器灵敏度低的问题。
进一步地，第一电极层10的材料包括以下之一：金属薄膜、镀金属高分子材料和导电银胶薄膜；及/或
第二电极层30的材料包括以下之一：金属薄膜、镀金属高分子材料和导电银胶薄膜。
其中，该镀金属高分子材料可以通过金属溅射或金属蒸镀的方式敷设在高分子聚合物表面的材料，该金属包括金、银和铜之一，导电银胶薄膜可以用导电银胶通过刮涂的方式制备的薄膜电极。
本发明提供的压力传感器，包括层叠设置的第一电极层10、压力传感层20 以及第二电极层30，该压力传感层20包括多个第一传感件21以及多个第二传感件22，多个该第一传感件21之间一一间隔分布并均连接于该第一电极层10，多个该第二传感件22之间一一间隔分布并均连接于该第二电极层30，该第一传感件21与该第二传感件22之间交错插接设置，并使得该压力传感器能够通过该第一传感件21及/或该第二传感件22的弯曲变形感测外部压力，当该压力传感器受力时，该第一传感件21与该第二传感件22进行相对的左右运动，该压力传感器还包括两根导线40，两根导线40分别与第一电极层10和第二电极层 30连接，通过输出的电信号，可以监测压力传感器受到的压力，实现该压力传感器的压力传感监测功能。上述压力传感器，利用第一传感件21与第二传感件 22的结构弯曲来获得第一传感件21与第二传感件22的结构变形，通过弯曲变形来代替压缩变形来提高更高灵敏度的传感器检测，解决了传感器灵敏度低的问题。
在一个实施例中，图2是本发明实施例中压力传感器设计方法的流程图1，如图2所示，提供了一种压力传感器设计方法，包括以下步骤：
根据本发明的另一个方面，提供了一种压力传感器设计方法，该压力传感器设计方法应用于压力传感器上；该压力传感器包括层叠设置的第一电极层以及第二电极层；该压力传感器设计方法包括以下步骤：
步骤S110，在该第一电极层上安装多个第一传感件并在该第二电极层上安装多个第二传感件。
步骤S120，将该第一传感件与该第二传感件之间交错插接，并使得该压力传感器能够通过该第一传感件及/或该第二传感件的弯曲变形感测外部压力。
其中，该第一传感件以及该第二传感件的形状可以是长板状，也可以是长方体、长圆柱以及椭球等形状。
需要进一步说明的是，该交错插接设置是指该第一传感件与该第二传感件的延伸方向不同，该第一传感件与该第二传感件之间交叉抵住连接；多个该第一传感件之间一一间隔分布可以是等间距的，多个该第二传感件之间一一间隔分布可以是等间距的，使得该压力传感器具有更优的压力传感层结构，进而提高了该压力传感器的性能。
上述压力传感器设计方法，在该第一电极层上安装多个第一传感件并在该第二电极层上安装多个第二传感件，将该第一传感件与该第二传感件之间交错插接，并使得该压力传感器能够通过该第一传感件及/或该第二传感件的弯曲变形感测外部压力。利用第一传感件与第二传感件的结构弯曲来获得第一传感件与第二传感件的结构变形，通过弯曲变形来代替压缩变形来提高更高灵敏度的传感器检测，解决了传感器灵敏度低的问题。
在其中一个实施例中，图3是本发明实施例中压力传感器设计方法的流程图2，如图3所示，该压力传感器设计方法包括还步骤S220，步骤S220在步骤 S110之后：
步骤S220，将多个该第一传感件中的至少一个第一传感件在相对远离该第一电极层的端部上抵接于该第二传感件的体部，多个该第二传感件中的至少一个第二传感件在相对远离该第二电极层的端部上抵接于该第一传感件的体部，并使得该压力传感器能够通过该第一传感件及/或该第二传感件的弯曲变形感测外部压力。
其中，该第一传感件以及该第二传感件的形状可以是长板状，也可以是长方体、长圆柱以及椭球等形状。
需要进一步说明的是，该交错插接设置是指该第一传感件与该第二传感件的延伸方向不同，该第一传感件与该第二传感件之间交叉抵住连接；多个该第一传感件之间一一间隔分布可以是等间距的，多个该第二传感件之间一一间隔分布可以是等间距的，使得该压力传感器具有更优的压力传感层结构，进而提高了该压力传感器的性能。
上述压力传感器设计方法，将多个该第一传感件中的至少一个第一传感件在相对远离该第一电极层的端部上抵接于该第二传感件的体部，多个该第二传感件中的至少一个第二传感件在相对远离该第二电极层的端部上抵接于该第一传感件的体部，并使得该压力传感器能够通过该第一传感件及/或该第二传感件的弯曲变形感测外部压力，实现该压力传感层的结构连接更加紧密，从而使得压力传感器具有更加稳定的传感性能。
进一步地，图4是本发明实施例中压力传感器设计方法的流程图3，如图4 所示，该压力传感器设计方法包括还步骤S310，步骤S310在步骤S120之前：
步骤S310，在该第一电极层上安装多个倾斜交于该第一电极层的第一传感件，在该第二电极层上安装多个正交于该第二电极层的第二传感件。
其中，该第一传感件以及该第二传感件的形状可以是长板状，也可以是长方体、长圆柱以及椭球等形状。
需要进一步说明的是，该交错插接设置是指该第一传感件与该第二传感件的延伸方向不同，该第一传感件与该第二传感件之间交叉抵住连接；多个该第一传感件之间一一间隔分布可以是等间距的，多个该第二传感件之间一一间隔分布可以是等间距的，使得该压力传感器具有更优的压力传感层结构，进而提高了该压力传感器的性能。
在其中一个实施例中，图5是本发明实施例中压力传感器设计方法的流程图4，如图5所示，该压力传感器设计方法还包括以下步骤：
步骤S410，在该第一电极层上安装多个第一传感件。
步骤S420，在该第二电极层上安装数量多于该第一传感件的多个该第二传感件，其中，该第一传感件以及该第二传感件的形状可以是长板状，也可以是长方体、长圆柱以及椭球等形状。
需要进一步说明的是，该交错插接设置是指该第一传感件与该第二传感件的延伸方向不同，该第一传感件与该第二传感件之间交叉抵住连接；多个该第一传感件之间一一间隔分布可以是等间距的，多个该第二传感件之间一一间隔分布可以是等间距的，使得该压力传感器具有更优的压力传感层结构，进而提高了该压力传感器的性能。
上述压力传感器设计方法，在该第一电极层上安装多个第一传感件，在该第二电极层上安装数量多于该第一传感件的多个该第二传感件，使得每个该第二传感件均能够对应抵接于一个该第一传感件的体部，实现该压力传感层的结构连接更加紧密，从而使得压力传感器具有更加稳定的传感性能。
在其中一个实施例中，图6是本发明实施例中压力传感器设计方法的流程图5，如图6所示，该压力传感器设计方法还包括以下步骤：
步骤S510，在该第一电极层上安装多个呈一一间隔分布的第一传感件，在该第二电极层上安装多个呈一一间隔分布的第二传感件。
步骤S520，该将该第一传感件与该第二传感件之间交错插接的步骤包括：将多个该第一传感件与多个该第二传感件之间依次交错插接。
其中，该第一传感件以及该第二传感件的形状可以是长板状，也可以是长方体、长圆柱以及椭球等形状。
需要进一步说明的是，该交错插接设置是指该第一传感件与该第二传感件的延伸方向不同，该第一传感件与该第二传感件之间交叉抵住连接；多个该第一传感件之间一一间隔分布可以是等间距的，多个该第二传感件之间一一间隔分布可以是等间距的，使得该压力传感器具有更优的压力传感层结构，进而提高了该压力传感器的性能。
上述压力传感器设计方法，在该第一电极层上安装多个呈一一间隔分布的第一传感件，在该第二电极层上安装多个呈一一间隔分布的第二传感件；并且该将该第一传感件与该第二传感件之间交错插接的步骤包括：将多个该第一传感件与多个该第二传感件之间依次交错插接，使得每个该第二传感件均能够对应抵接于一个该第一传感件的体部，实现该压力传感层的结构连接更加紧密，从而使得压力传感器具有更加稳定的传感性能。
本发明提供的压力传感器设计方法，在该第一电极层上安装多个第一传感件并在该第二电极层上安装多个第二传感件，将该第一传感件与该第二传感件之间交错插接，并使得该压力传感器能够通过该第一传感件及/或该第二传感件的弯曲变形感测外部压力。利用第一传感件与第二传感件的结构弯曲来获得第一传感件与第二传感件的结构变形，通过弯曲变形来代替压缩变形来提高更高灵敏度的传感器检测，解决了传感器灵敏度低的问题。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (13)
1.压力传感器(100)，包括层叠设置的第一电极层(10)、压力传感层(20)以及第二电极层(30)；其特征在于，所述压力传感层(20)包括多个第一传感件(21)以及多个第二传感件(22)，多个所述第一传感件(21)之间一一间隔分布并均连接于所述第一电极层(10)，多个所述第二传感件(22)之间一一间隔分布并均连接于所述第二电极层(30)；所述第一传感件(21)与所述第二传感件(22)之间交错插接设置，并使得所述压力传感器(100)能够通过所述第一传感件(21)及/或所述第二传感件(22)的弯曲变形感测外部压力。
2.根据权利要求1所述的压力传感器(100)，其特征在于，所述第一传感件(21)倾斜于所述第一电极层(10)，所述第二传感件(22)正交于所述第二电极层(30)。
3.根据权利要求2所述的压力传感器(100)，其特征在于，多个所述第一传感件(21)中的至少一个第一传感件(21)，在相对远离所述第一电极层(10)的端部上抵接于所述第二传感件(22)的体部；
多个所述第二传感件(22)中的至少一个第二传感件(22)，在相对远离所述第二电极层(30)的端部上抵接于所述第一传感件(21)的体部。
4.根据权利要求3所述的压力传感器(100)，其特征在于，所述第一传感件(21)的数量少于所述第二传感件(22)的数量，每个所述第二传感件(22)均能够对应抵接于一个所述第一传感件(21)的体部。
5.根据权利要求1所述的压力传感器(100)，其特征在于，所述压力传感器(100)还包括两根导线(40)，两根所述导线(40)分别与所述第一电极层(10)和所述第二电极层(30)连接。
6.根据权利要求1所述的压力传感器(100)，其特征在于，所述压力传感器(100)为电容式压力传感器：所述第一传感件(21)与所述第二传感件(22)均为绝缘件；或者，
所述压力传感器(100)为电阻式压力传感器：所述第一传感件(21)与所述第二传感件(22)均为电阻件。
7.根据权利要求1所述的压力传感器(100)，其特征在于，所述第二电极层(30)的长度大于所述第一电极层(10)的长度；或者，
所述第一电极层(10)的长度大于所述第二电极层(30)的长度。
8.根据权利要求1所述的压力传感器(100)，其特征在于，相邻所述第二传感件(22)之间的间隔距离相等；所述第二电极层(30)与所述第一电极层(10)之间的长度差，大于所述相邻所述第二传感件(22)之间的间隔距离。
9.一种压力传感器设计方法，所述压力传感器设计方法应用于压力传感器上；所述压力传感器包括层叠设置的第一电极层以及第二电极层；其特征在于，所述压力传感器设计方法包括：
在所述第一电极层上安装多个第一传感件并在所述第二电极层上安装多个第二传感件；
将所述第一传感件与所述第二传感件之间交错插接，并使得所述压力传感器能够通过所述第一传感件及/或所述第二传感件的弯曲变形感测外部压力。
10.如权利要求9所述的压力传感器设计方法，其特征在于，所述将所述第一传感件与所述第二传感件之间交错插接的步骤包括：
将多个所述第一传感件中的至少一个第一传感件在相对远离所述第一电极层的端部上抵接于所述第二传感件的体部，多个所述第二传感件中的至少一个第二传感件在相对远离所述第二电极层的端部上抵接于所述第一传感件的体部。
11.如权利要求9所述的压力传感器设计方法，其特征在于，所述在所述第一电极层上安装多个第一传感件并在所述第二电极层上安装多个第二传感件的步骤包括：在所述第一电极层上安装多个倾斜交于所述第一电极层的第一传感件，在所述第二电极层上安装多个正交于所述第二电极层的第二传感件。
12.如权利要求11所述的压力传感器设计方法，其特征在于，所述在所述第一电极层上安装多个倾斜交于所述第一电极层的第一传感件，在所述第二电极层上安装多个正交于所述第二电极层的第二传感件的步骤包括：
在所述第一电极层上安装多个第一传感件；
在所述第二电极层上安装数量多于所述第一传感件的多个所述第二传感件。
13.如权利要求9所述的压力传感器设计方法，其特征在于，所述在所述第一电极层上安装第一传感件并在所述第二电极层上安装第二传感件的步骤包括：
在所述第一电极层上安装多个呈一一间隔分布的第一传感件，在所述第二电极层上安装多个呈一一间隔分布的第二传感件；并且，
所述将所述第一传感件与所述第二传感件之间交错插接的步骤包括：将多个所述第一传感件与多个所述第二传感件之间依次交错插接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010025565.0A CN111198053A (zh) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | 压力传感器以及压力传感器设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010025565.0A CN111198053A (zh) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | 压力传感器以及压力传感器设计方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111198053A true CN111198053A (zh) | 2020-05-26 |
Family
ID=70747174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010025565.0A Pending CN111198053A (zh) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | 压力传感器以及压力传感器设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111198053A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112304476A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-02 | 兰州大学 | 一种用于测量人体压力性损伤的压力传感装置 |
-
2020
- 2020-01-10 CN CN202010025565.0A patent/CN111198053A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112304476A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-02 | 兰州大学 | 一种用于测量人体压力性损伤的压力传感装置 |
| CN112304476B (zh) * | 2020-11-03 | 2022-02-25 | 兰州大学 | 一种用于测量人体压力性损伤的压力传感装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | A highly sensitive and flexible pressure sensor with electrodes and elastomeric interlayer containing silver nanowires | |
| CN102770742B (zh) | 柔性压力传感器及柔性压力传感列阵 | |
| CN111505065B (zh) | 一种基于超级电容传感原理的叉指型对电极式柔性触觉传感器及其制备方法 | |
| CN101479582B (zh) | 纺织物的扭曲和/或张力和/或压力传感器 | |
| CN100516797C (zh) | 包括具有微结构表面的弹性传感器层的压力传感器 | |
| EP2872976A1 (en) | An apparatus for sensing | |
| KR101691910B1 (ko) | 스트레인 센서 및 그 제조 방법 | |
| KR102180901B1 (ko) | 용이한 압력 분포 확인 구조를 갖는 압저항형 압력센서 | |
| CN105066863A (zh) | 基于电活性高弹体聚合物的位移传感器 | |
| CN107560766A (zh) | 压阻传感器和用于压阻传感器的压敏元件 | |
| KR20180117891A (ko) | 압력 감지 센서 및 이를 포함하는 압력 감지 장치 | |
| Gao et al. | Review of flexible piezoresistive strain sensors in civil structural health monitoring | |
| KR20180039735A (ko) | 민감도가 향상된 변형감지센서 | |
| CN111198053A (zh) | 压力传感器以及压力传感器设计方法 | |
| CN108444620B (zh) | 一种同层式的多级阵列压力传感器 | |
| CN109738097A (zh) | 一种多功能电子皮肤及其制作方法、平面外力检测方法 | |
| Wang et al. | A solution to reduce the time dependence of the output resistance of a viscoelastic and piezoresistive element | |
| JP6931144B2 (ja) | センサユニット及びセンサ素子の製造方法 | |
| KR20170054088A (ko) | 압력 감지 인솔 | |
| JP2008082712A (ja) | 圧力センサ素子 | |
| CN110487168B (zh) | 单向弯曲敏感传感器及其制备方法 | |
| CN110637121A (zh) | 使用石墨烯的压电电容性纺织品 | |
| KR102417498B1 (ko) | 압력 감지 센서 및 이를 포함하는 압력 감지 인솔 | |
| CN110553766A (zh) | 力传感器及其制造方法 | |
| US20220252471A1 (en) | A capacitive touch and pressure sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |