CN112903152A - 一种外包裹有异质体的应变压力传感器 - Google Patents

Abstract

一种外包裹有异质体的应变压力传感器，包括应变片、弹性桥与异质体，其中，弹性桥的底面的两端分别与左支腿、右支腿的顶端垂直连接，弹性桥的顶面与异质体相连接，异质体的内部设置有一个应变片，应变片与弹性桥上下正对设置，弹性桥的正下方为夹在左支腿、右支腿之间的变形空间；所述应变片的制作工艺为磁控溅射，所述异质体的制作材料为铁氟龙；所述异质体的侧围外表面上设置有侧向应力片，侧向应力片的中部与异质体的侧围相接触；所述应变片为金属片或者应变织物，应变织物为顶面附着有导电层的现有织物。本设计不仅监测信号较强，而且不易被外部环境影响。

Description

一种外包裹有异质体的应变压力传感器

技术领域

本发明涉及一种压力传感器，属于智能织物领域，尤其涉及一种外包裹有异质体的应变压力传感器。

背景技术

目前，随着智能机械在体育、健康和医疗领域的广泛发展，柔性的可穿戴电子设备也日益受到关注，而作为柔性的可穿戴电子设备里不可少的组成部分，柔性应变压力传感器的需求也日益急迫。

现有的柔性应变压力传感器能够嵌入或附着到具有柔软、可拉伸弯曲特性的织物上，应用中，该种传感器能将织物的应力变形转化为可测量的电阻或电容信号，从而适合于运动监测、医疗信号监测方面。但现有的柔性应变压力传感器在应用中存在以下缺陷：

外来力作用于传感器中的应变片时，应变片的形变程度有限，导致信号较弱，监测效果较差，此外，应变片易与外部环境相接触，从而被外部环境损伤或影响，降低监测效果，缩短使用寿命。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的监测信号较弱、易被外部环境影响的缺陷与问题，提供一种监测信号较强、不易被外部环境影响的外包裹有异质体的应变压力传感器。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种外包裹有异质体的应变压力传感器，所述应变压力传感器包括应变片、弹性桥与异质体，所述弹性桥的底面的两端分别与左支腿、右支腿的顶端垂直连接，所述弹性桥的顶面与异质体相连接，异质体的内部设置有一个应变片，该应变片与弹性桥上下正对设置，弹性桥的正下方为夹在左支腿、右支腿之间的变形空间。

所述应变片的制作工艺为磁控溅射。

所述应变片为一个惠斯通电桥中的一个电阻，惠斯通电桥中除应变片之外的部分都位于异质体的外部。

所述异质体的制作材料为铁氟龙。

所述弹性桥为金属片。

所述弹性桥与左支腿、右支腿构成一体结构，所述弹性桥、左支腿、右支腿的制作材料都为不锈钢。

所述异质体的侧围外表面上设置有侧向应力片，侧向应力片的顶端与异质体侧围上近其顶面的部位相连接，侧向应力片的底端与异质体侧围上近其底面的部位相连接，侧向应力片的中部与异质体的侧围相接触。

所述侧向应力片的数量为四片，其中，异质体的前侧围上设置有并排的两片侧向应力片，异质体的后侧围上设置有并排的两片侧向应力片，相邻的侧向应力片之间夹成有侧向间隙。

所述应变片沿水平方向设置，所述侧向应力片沿垂直方向设置，应变片与侧向应力片相互垂直。

所述应变片为金属片或者应变织物，所述应变织物为顶面附着有导电层的现有织物，所述导电层为导电颗粒与胶状体的混合物；

所述侧向应力片为金属片或者应变织物，所述应变织物为顶面附着有导电层的现有织物，所述导电层为导电颗粒与胶状体的混合物。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种外包裹有异质体的应变压力传感器中，主要包括应变片、弹性桥与异质体，其中，弹性桥的底面的两端分别与左支腿、右支腿的顶端垂直连接，弹性桥的顶面的正上方设置有应变片，弹性桥的底面的正下方为夹在左支腿、右支腿之间的变形空间，应用时，下压的应变片经弹性桥向变形空间作下延伸，能够发生足够的弹性变形，产生够强与清晰的监测信号，此外，应变片整个被包裹在异质体内，异质体具有弹性，异质体在应用时不但不会阻碍应变片的变形，而且能将应变片与外部环境相隔断，保护应变片，尤其当异质体的制作材料为铁氟龙时，效果更佳。因此，本发明不仅监测信号较强，而且不易被外部环境影响。

2、本发明一种外包裹有异质体的应变压力传感器中，异质体的侧围外表面上设置有侧向应力片，侧向应力片的顶端与异质体侧围上近其顶面的部位相连接，侧向应力片的底端与异质体侧围上近其底面的部位相连接，侧向应力片的中部与异质体的侧围相接触，应用时，当有外部的下压力经异质体作用在应变片上时，被下压的异质体会向外扩张，异质体的侧围就会外扩，从而对侧向应力片产生挤压，使侧向应力片外凸变形，从而改变侧向应力片的电阻，进而发出新的监测信号，该新监测信号与应变片的监测信号相互结合，相辅相成，相互映照，从而提高监测的精确度。因此，本发明能产生两类监测信号，监测的精确度较高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中异质体的结构示意图。

图3是图2的俯视图。

图4是本发明中的应变片在惠斯通电桥中的结构示意图。

图5是未下压时，本发明中异质体与侧向应力片的相对位置示意图。

图6是已下压时，本发明中异质体与侧向应力片的相对位置示意图。

图7是本发明中应变织物的结构示意图。

图中：左支腿1、右支腿2、应变片3、弹性桥4、异质体5、变形空间6、惠斯通电桥7、电阻71、侧向应力片8、侧向间隙81、应变织物9、导电层91。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1—图7，一种外包裹有异质体的应变压力传感器，所述应变压力传感器包括应变片3、弹性桥4与异质体5，所述弹性桥4的底面的两端分别与左支腿1、右支腿2的顶端垂直连接，所述弹性桥4的顶面与异质体5相连接，异质体5的内部设置有一个应变片3，该应变片3与弹性桥4上下正对设置，弹性桥4的正下方为夹在左支腿1、右支腿2之间的变形空间6。

所述应变片3的制作工艺为磁控溅射。

所述应变片3为一个惠斯通电桥7中的一个电阻71，惠斯通电桥7中除应变片3之外的部分都位于异质体5的外部。

所述异质体5的制作材料为铁氟龙。

所述弹性桥4为金属片。

所述弹性桥4与左支腿1、右支腿2构成一体结构，所述弹性桥4、左支腿1、右支腿2的制作材料都为不锈钢。

所述异质体5的侧围外表面上设置有侧向应力片8，侧向应力片8的顶端与异质体5侧围上近其顶面的部位相连接，侧向应力片8的底端与异质体5侧围上近其底面的部位相连接，侧向应力片8的中部与异质体5的侧围相接触。

所述侧向应力片8的数量为四片，其中，异质体5的前侧围上设置有并排的两片侧向应力片8，异质体5的后侧围上设置有并排的两片侧向应力片8，相邻的侧向应力片8之间夹成有侧向间隙81。

所述应变片3沿水平方向设置，所述侧向应力片8沿垂直方向设置，应变片3与侧向应力片8相互垂直。

所述应变片3为金属片或者应变织物9，所述应变织物9为顶面附着有导电层91的现有织物，所述导电层91为导电颗粒与胶状体的混合物；

所述侧向应力片8为金属片或者应变织物9，所述应变织物9为顶面附着有导电层91的现有织物，所述导电层91为导电颗粒与胶状体的混合物。

本发明的原理说明如下：

本发明中的铁氟龙是指聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene），英文缩写为PTFE，商标名Teflon®，在中国，由于发音的缘故，“Teflon”这一商标又被称之为“特氟龙”、“铁氟龙”、“铁富龙”、“特富龙”、“特氟隆”等等，皆为“Teflon”的音译。

铁氟龙所制作的涂层或异质体一般统称作"不粘涂层"；是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，几乎所有物质都不与聚四氟乙烯涂膜粘合。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之途，亦成为了不沾锅和水管内层的理想涂料。

本发明中，当异质体5被下压时，随着应变片3向下弯曲以产生一种监测信号，异质体5的侧围也会向外扩张，扩展的异质体5会将其侧围上设置的侧向应力片8向外顶起，由于侧向应力片8除了顶端、底端被固定之外，侧向应力片8的中部是悬空的，只是与异质体5相互接触而已，因而，被外顶的侧向应力片8就会向外凸出，发生变形，从而产生另一种监测信号，前后两种监测信号相互协作，进而提高监测的精确度。

实施例1：

参见图1—图7，一种外包裹有异质体的应变压力传感器，所述应变压力传感器包括应变片3、弹性桥4（其优选为金属片）与异质体5（其制作材料优选为铁氟龙），所述弹性桥4的底面的两端分别与左支腿1、右支腿2的顶端垂直连接，所述弹性桥4的顶面与异质体5相连接，异质体5的内部设置有一个应变片3，该应变片3与弹性桥4上下正对设置，弹性桥4的正下方为夹在左支腿1、右支腿2之间的变形空间6。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述应变片3的制作工艺为磁控溅射。所述应变片3为一个惠斯通电桥7中的一个电阻71，惠斯通电桥7中除应变片3之外的部分都位于异质体5的外部。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述异质体5的侧围外表面上设置有侧向应力片8，侧向应力片8的顶端与异质体5侧围上近其顶面的部位相连接，侧向应力片8的底端与异质体5侧围上近其底面的部位相连接，侧向应力片8的中部与异质体5的侧围相接触。所述侧向应力片8的数量为四片，其中，异质体5的前侧围上设置有并排的两片侧向应力片8，异质体5的后侧围上设置有并排的两片侧向应力片8，相邻的侧向应力片8之间夹成有侧向间隙81。所述应变片3沿水平方向设置，所述侧向应力片8沿垂直方向设置，应变片3与侧向应力片8相互垂直。

实施例4：

基本内容同实施例3，不同之处在于：

所述应变片3为金属片或者应变织物9，所述应变织物9为顶面附着有导电层91的现有织物，所述导电层91为导电颗粒与胶状体的混合物；

所述侧向应力片8为金属片或者应变织物9，所述应变织物9为顶面附着有导电层91的现有织物，所述导电层91为导电颗粒与胶状体的混合物。

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 (10)

1.一种外包裹有异质体的应变压力传感器，其特征在于：所述应变压力传感器包括应变片（3）、弹性桥（4）与异质体（5），所述弹性桥（4）的底面的两端分别与左支腿（1）、右支腿（2）的顶端垂直连接，所述弹性桥（4）的顶面与异质体（5）相连接，异质体（5）的内部设置有一个应变片（3），该应变片（3）与弹性桥（4）上下正对设置，弹性桥（4）的正下方为夹在左支腿（1）、右支腿（2）之间的变形空间（6）。

2.根据权利要求1所述的一种外包裹有异质体的应变压力传感器，其特征在于：所述应变片（3）的制作工艺为磁控溅射。

3.根据权利要求1所述的一种外包裹有异质体的应变压力传感器，其特征在于：所述应变片（3）为一个惠斯通电桥（7）中的一个电阻（71），惠斯通电桥（7）中除应变片（3）之外的部分都位于异质体（5）的外部。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种外包裹有异质体的应变压力传感器，其特征在于：所述异质体（5）的制作材料为铁氟龙。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种外包裹有异质体的应变压力传感器，其特征在于：所述弹性桥（4）为金属片。

6.根据权利要求5所述的一种外包裹有异质体的应变压力传感器，其特征在于：所述弹性桥（4）与左支腿（1）、右支腿（2）构成一体结构，所述弹性桥（4）、左支腿（1）、右支腿（2）的制作材料都为不锈钢。

7.根据权利要求1、2或3所述的一种外包裹有异质体的应变压力传感器，其特征在于：所述异质体（5）的侧围外表面上设置有侧向应力片（8），侧向应力片（8）的顶端与异质体（5）侧围上近其顶面的部位相连接，侧向应力片（8）的底端与异质体（5）侧围上近其底面的部位相连接，侧向应力片（8）的中部与异质体（5）的侧围相接触。

8.根据权利要求7所述的一种外包裹有异质体的应变压力传感器，其特征在于：所述侧向应力片（8）的数量为四片，其中，异质体（5）的前侧围上设置有并排的两片侧向应力片（8），异质体（5）的后侧围上设置有并排的两片侧向应力片（8），相邻的侧向应力片（8）之间夹成有侧向间隙（81）。

9.根据权利要求7所述的一种外包裹有异质体的应变压力传感器，其特征在于：所述应变片（3）沿水平方向设置，所述侧向应力片（8）沿垂直方向设置，应变片（3）与侧向应力片（8）相互垂直。

10.根据权利要求7所述的一种外包裹有异质体的应变压力传感器，其特征在于：所述应变片（3）为金属片或者应变织物（9），所述应变织物（9）为顶面附着有导电层（91）的现有织物，所述导电层（91）为导电颗粒与胶状体的混合物；

所述侧向应力片（8）为金属片或者应变织物（9），所述应变织物（9）为顶面附着有导电层（91）的现有织物，所述导电层（91）为导电颗粒与胶状体的混合物。

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