CN112067177A - 一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明属于压力传感器技术领域，尤其为一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，包括上电极层，所述上电极层内横向设有一组凹槽，且凹槽内固定设有上电极片，所述上电极层的下侧设有上压力敏感层，所述上压力敏感层的下端面阵列设有一组卡块，所述上压力敏感层的下侧设有下压力敏感层，所述下压力敏感层的上端面阵列设有与卡块相匹配的微结构，所述下压力敏感层的下端面固定连接有导电柔性层，所述导电柔性层内设有一组通孔。本发明通过上压力敏感层、卡块、下压力敏感层、微结构和导电柔性层，能够提高压阻式压力传感器的灵敏程度，提高压阻式压力传感器检测的精确性，还能够提高压阻式压力传感器的检测范围。

Description

一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列
技术领域
本发明涉及压力传感器技术领域，具体为一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列。
背景技术
压力传感器(Pressure Transducer)是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置，压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。
压力传感器依其工作原理，可以分为压阻式、电容式与压电式等。压阻式压力传感器相比于其他传感器具有灵敏度高，测量范围大、结构简单等优点。但是现有技术当中的压阻式压力传感器在长时间的工作工作中，其微结构长时间进行工作，顶部容易出现变形的现象，降低压力传感器的灵敏程度，从而降低压力传感器检测的精确性，且现有技术当中的压力传感器的检测范围受限。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，解决了现有技术当中的压阻式压力传感器的灵敏度不佳和检测范围受限的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，包括上电极层，所述上电极层内横向设有一组凹槽，且凹槽内固定设有上电极片，所述上电极层的下侧设有上压力敏感层，所述上压力敏感层的下端面阵列设有一组卡块，所述上压力敏感层的下侧设有下压力敏感层，所述下压力敏感层的上端面阵列设有与卡块相匹配的微结构，所述下压力敏感层的下端面固定连接有导电柔性层，所述导电柔性层内设有一组通孔，所述导电柔性层的下侧设有下电极层，所述下电极层内纵向设有一组凹槽，且凹槽内固定设有下电极片。
作为本发明的一种优选技术方案，所述上电极片横向平行设置，且相邻上电极片之间的间距相同。
作为本发明的一种优选技术方案，所述下电极片纵向平行设置，且相邻下电极片之间的间距相同。
作为本发明的一种优选技术方案，所述通孔的形状为三角形，相邻所述通孔为正反设置。
作为本发明的一种优选技术方案，所述微结构的形状为截顶四棱锥，所述卡块内设有与微结构顶端相匹配的卡槽。
作为本发明的一种优选技术方案，所述卡块内卡槽的深度为微结构的四分之一。
作为本发明的一种优选技术方案，所述上电极片与卡块呈正相对，所述下电极片与微结构呈正相对。
作为本发明的一种优选技术方案，所述上电极层由第一柔性衬底和上电极片构成，所述下电极层由第二柔性衬底和下电极片构成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第一柔性衬底和第二柔性衬底的材料为聚乙烯PE或聚氯乙烯PVC中的一种。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，具备以下有益效果：
1、该压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，通过上压力敏感层和卡块，能够对压阻式压力传感器的微结构进行限位，当压力传感器检测到压力时，微结构能够迅速发生形变，能够避免微结构出现变形的现象，从而能够提高压阻式压力传感器的灵敏度，提高压阻式压力传感器检测的精确度。
2、该压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，通过导电柔性层和通孔，能够提高压阻式压力传感器的柔性程度，从而能够提高压阻式压力传感器的形变程度，能够提高压阻式压力传感器的检测范围，提高压阻式压力传感器的适用范围，且设置简单，成本较低。
附图说明
图1为本发明的爆炸结构示意图；
图2为本发明卡块与上压力敏感层的结构示意图；
图3为本发明上电极层的平面结构示意图；
图4为本发明下电极层的平面结构示意图。
图中：1、上电极层；2、上电极片；3、上压力敏感层；4、卡块；5、下压力敏感层；6、微结构；7、导电柔性层；8、通孔；9、下电极层；10、下电极片；11、第一柔性衬底；12、第二柔性衬底。
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。
实施例
请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，包括上电极层1，上电极层1内横向设有一组凹槽，且凹槽内固定设有上电极片2，上电极层1的下侧设有上压力敏感层3，上压力敏感层3的下端面阵列设有一组卡块4，上压力敏感层3的下侧设有下压力敏感层5，下压力敏感层5的上端面阵列设有与卡块4相匹配的微结构6，下压力敏感层5的下端面固定连接有导电柔性层7，导电柔性层7内设有一组通孔8，导电柔性层7的下侧设有下电极层9，下电极层9内纵向设有一组凹槽，且凹槽内固定设有下电极片10。
本实施方案中，上电极片2能够与导线进行连接，从而能够通过施加电压，将此电阻值转化为电流信号，从而可感知外界压力大小，方便对压力的大小进行检测，上压力敏感层3能够对压力进行感应，从而能够使电阻的阻值发生变换，从而能够对压力的大小进行检测，卡块4能够对微结构6进行限位，当压力传来时，能够第一时间使微结构6做出形变，从而能够显著提高压阻式压力传感器的灵敏程度，能够显著提高压阻式压力传感器检测的精确性，微结构6的变化能够使阻值发生变化，从而能够对压力的大小进行检测，导电柔性层7能够提高压阻式压力传感器的柔性，从而能够使压阻式压力传感器能够检测更微小的压力，提高压阻式压力传感器的适用范围，下电极片10能够配合上电极片2进行电压的输出，从而能够对压力进行检测。
具体的，上电极片2横向平行设置，且相邻上电极片2之间的间距相同。
本实施例中，上电极片2横向平行设置，且相邻上电极片2之间的间距相同，能够对卡块4和微结构6形成相对的状态，从而能够对各个微结构6进行精确的检测，提高压阻式压力传感器检测的精确性，且灵敏度更佳。
具体的，下电极片10纵向平行设置，且相邻下电极片10之间的间距相同。
本实施例中，下电极片10纵向平行设置能够对上电极片2形成相对的状态，从而能够对微结构6形成良好的相对，从而能够对压力进行精确的检测，提高压阻式压力传感器的精确性。
具体的，通孔8的形状为三角形，相邻通孔8为正反设置。
本实施例中，通孔8能够使导电柔性层7变的柔软，从而能够使压阻式压力传感器能够检测到更小的压力，能够提高导电柔性层7的形变程度，从而能够提高压阻式压力传感器的检测范围。
具体的，微结构6的形状为截顶四棱锥，卡块4内设有与微结构6顶端相匹配的卡槽。
本实施例中，微结构6的形状为截顶的四棱锥能够对卡块4进行卡合，能够使微结构6进行稳定的形变，从而不易使微结构6发生不可逆的形变，能够提高压阻式压力传感器的使用寿命，从而能够使压阻式压力传感器进行更加精确的检测。
具体的，卡块4内卡槽的深度为微结构6的四分之一。
本实施例中，卡块4内卡槽的深度为微结构6的四分之一，使卡块4能够对微结构6进行良好限位的同时又不影响微结构6的形变，且设置简单，成本较低。
具体的，上电极片2与卡块4呈正相对，下电极片10与微结构6呈正相对。
本实施例中，上电极片2和下电极片10能够与微结构6和卡块4形成正相对，从而能够对每个微结构6的形变进行检测，能够使压阻式压力传感器进行更加精确的检测，且灵敏程度更高。
具体的，上电极层1由第一柔性衬底11和上电极片2构成，下电极层9由第二柔性衬底12和下电极片10构成。
本实施例中，第一柔性衬底11和第二柔性衬底12分别能够对上电极片2和下电极片10进行柔性的支撑，能够提高压阻式压力传感器的形变程度，从而能够提高压阻式压力传感器的检测范围。
具体的，第一柔性衬底11和第二柔性衬底12的材料为聚乙烯PE或聚氯乙烯PVC中的一种。
本实施例中，聚乙烯PE或聚氯乙烯PVC的材料来源广泛，且价廉质优，方便进行取材，降低生产成本，又具有良好的柔性。
本发明的工作原理及使用流程：外界压力作用上电极层1，上电极层1使上压力敏感层3发生形变，从而使卡块4对微结构6进行挤压，从而使微结构6发生形变，然后向上电极层1和下电极层9施加电压，将微结构6的阻值变化转化为电信号传出，从而能够检测外界的压力大小，导电柔性层7能够提高压阻式压力传感器检测的范围。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，包括上电极层(1)，其特征在于：所述上电极层(1)内横向设有一组凹槽，且凹槽内固定设有上电极片(2)，所述上电极层(1)的下侧设有上压力敏感层(3)，所述上压力敏感层(3)的下端面阵列设有一组卡块(4)，所述上压力敏感层(3)的下侧设有下压力敏感层(5)，所述下压力敏感层(5)的上端面阵列设有与卡块(4)相匹配的微结构(6)，所述下压力敏感层(5)的下端面固定连接有导电柔性层(7)，所述导电柔性层(7)内设有一组通孔(8)，所述导电柔性层(7)的下侧设有下电极层(9)，所述下电极层(9)内纵向设有一组凹槽，且凹槽内固定设有下电极片(10)。
2.根据权利要求1所述的一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，其特征在于：所述上电极片(2)横向平行设置，且相邻上电极片(2)之间的间距相同。
3.根据权利要求1所述的一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，其特征在于：所述下电极片(10)纵向平行设置，且相邻下电极片(10)之间的间距相同。
4.根据权利要求1所述的一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，其特征在于：所述通孔(8)的形状为三角形，相邻所述通孔(8)为正反设置。
5.根据权利要求1所述的一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，其特征在于：所述微结构(6)的形状为截顶四棱锥，所述卡块(4)内设有与微结构(6)顶端相匹配的卡槽。
6.根据权利要求1所述的一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，其特征在于：所述卡块(4)内卡槽的深度为微结构(6)的四分之一。
7.根据权利要求1所述的一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，其特征在于：所述上电极片(2)与卡块(4)呈正相对，所述下电极片(10)与微结构(6)呈正相对。
8.根据权利要求1所述的一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，其特征在于：所述上电极层(1)由第一柔性衬底(11)和上电极片(2)构成，所述下电极层(9)由第二柔性衬底(12)和下电极片(10)构成。
9.根据权利要求8所述的一种压阻式压力传感器及压阻式压力传感阵列，其特征在于：所述第一柔性衬底(11)和第二柔性衬底(12)的材料为聚乙烯PE或聚氯乙烯PVC中的一种。
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