CN204202814U - 柔性压磁阵列传感器特性分析装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种柔性压磁阵列传感器特性分析装置，包括相互两两通讯连接的人机交互设备、LCR电桥、多通道开关控制电路板和传感器信号采集装置，多通道开关控制电路板包括两个由单片机控制的多通道开关；传感器信号采集装置包括两个面面相对排列的第一电极板和第二电极板，两个电极板的相对表面上分别设有一个由多个电极组成的电极矩阵，第一电极板上同一行的电极之间均通过导线电性连接，第二电极板上同一列的电极之间均通过导线电性连接，两个多通道开关的多个连接端分别与第一电极板上的多行电极和第二电极板上的多列电极一一对应电性连接。本分析装置能实现柔性压磁阵列传感器特性的自动记录分析功能，有助于柔性压磁阵列传感器的开发。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种阵列传感器的特性分析装置，尤其涉及一种柔性压磁阵列传感器特性分析装置。
背景技术
柔性压磁复合材料是以硅橡胶为机体制成的一种新型压力敏感材料，基本工作原理是当对材料施加不同的载荷，材料会对应输出不同的磁阻抗值，随着载荷的变大，输出阻抗值会逐步变小，并且载荷-阻抗特征曲线线性良好，重复性较好，适应柔性封装，可以制成任意需要的形状。
根据柔性压磁复合材料这一特性开发的柔性压磁阵列传感器由于其体积小、重量轻以及本身柔性设计的特点，适用于监测大面积载荷分布、机器人触觉图像识别等设计应用场所。在柔性压磁阵列传感器的开发过程中，需要有满足使用要求的对柔性压磁阵列传感器的特性进行分析的装置。但是，市场上没有符合使用要求的成品设备，国内目前公开的资料中也未见与上述装置相关的技术资料，所以导致目前柔性压磁阵列传感器的开发并不顺利。此外，柔性压磁阵列传感器的参数测量灵敏度高、易受干扰，对测试和使用环境有较高的要求，为保证柔性压磁阵列传感器的测试分析及标定工作的可靠进行，必须使用专用的柔性压磁阵列传感器特性分析装置，而不能采用传统类似的电性分析装置。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能有效地测试分析传感器特性的柔性压磁阵列传感器特性分析装置。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
一种柔性压磁阵列传感器特性分析装置，包括用于发出控制信号并接收反馈信号的人机交互设备、用于获取传感器输出信号并转换为传感器特性信号的LCR电桥、用于控制多通道开关并传输相应信号的多通道开关控制电路板和用于采集柔性压磁阵列传感器输出信号的传感器信号采集装置，所述人机交互设备、所述LCR电桥和所述多通道开关控制电路板之间相互两两通讯连接；所述多通道开关控制电路板包括两个由单片机控制的多通道开关；所述传感器信号采集装置包括两个面面相对排列的第一电极板和第二电极板，所述第一电极板和所述第二电极板的相对表面上分别设有一个由多个电极组成的电极矩阵，所述第一电极板的电极和所述第二电极板的电极之间一一对应，所述第一电极板上同一行的电极之间均通过导线电性连接，所述第二电极板上同一列的电极之间均通过导线电性连接；其中一个所述多通道开关的多个连接端与所述第一电极板上的多行电极之间一一对应电性连接，另一个所述多通道开关的多个连接端与所述第二电极板上的多列电极之间一一对应电性连接。
上述结构中，LCR电桥是能够测量电感、电容、电阻、阻抗的仪器，适用于测量柔性压磁阵列传感器的电性参数并通过人机交互设备分析柔性压磁阵列传感器的特性；多通道开关控制电路板的单片机与人机交互设备对应连接以便于控制；多通道开关控制电路板的两个多通道开关分别实现对第一电极板的多行电极和第二电极板的多列电极实现一一对应的开、关控制，从而可以根据需要实现对第一电极板与第二电极板之间的对应电极之间的逐行扫描，记录各电极之间阻抗等参数的变化情况；第一电极板与第二电极板之间的对应电极可以实现对柔性压磁阵列传感器各部位的轴向压载荷加载。
作为优选，所述柔性压磁阵列传感器特性分析装置还包括安装底座，所述第二电极板和所述多通道开关控制电路板均安装于所述安装底座上；所述第一电极板位于所述第二电极板的上方，所述第二电极板上靠近边缘的位置设有两个分别与所述第一电极板上的多行电极和所述第二电极板上的多列电极对应连接的电极板接线槽；所述多通道开关控制电路板上设有两组分别与两个所述多通道开关对应连接的电路板接线槽，两个所述电极板接线槽分别与两个所述电路板接线槽通过排线对应电性连接；所述多通道开关控制电路板上还设有用于与所述LCR电桥连接的BNC接口和用于与所述人机交互设备连接的通讯接口。这种结构形成模块化组装结构，便于生产、运输和应用。其中的BNC接口是指同轴电缆接口。
为了便于实现第一电极板和第二电极板之间的安装和电性连接，所述第一电极板的第一端与所述第二电极板的第一端通过定位销固定连接，所述第一电极板上的多行电极均通过多条导线分别连接至所述第一电极板的第一端，未与所述第二电极板上的多列电极电性连接的一个所述电极板接线槽的多个连接端通过多条导线分别连接至所述第二电极板的第一端，所述第一电极板第一端的导线与所述第二电极板第一端的导线之间一一对应焊接连接；所述第一电极板为可以弯曲的柔性电极板。
具体地，所述第一电极板为聚酰亚胺板。
作为优选，所述电极为点状铜电极，所述导线为印制铜导线。
根据应用需求，所述电极矩阵为16×16的矩阵。
为了在测试过程中屏蔽外界干扰对测试结果的影响，所述第一电极板和所述第二电极板均置于电磁屏蔽箱内。
作为优选，所述人机交互设备为PC机。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型通过建立柔性压磁阵列传感器特性的分析指示装置，实现了柔性压磁阵列传感器特性的自动记录分析功能；通过本装置分析测试，对于确定压磁阵列传感器设计中所用元件特性、电极形状、电极尺寸、信号补偿方法、测试电路设计等具有有益的帮助；获取的信息可以以图形的方式显示在计算机上，对于机器人触觉设计具有一定的演示意义；通过设置电磁屏蔽箱，实现了元件测试过程中对干扰因素的消除，保证了测试结果的准确性。
附图说明
图1是本实用新型所述柔性压磁阵列传感器特性分析装置的总体结构框图；
图2是本实用新型所述多通道开关控制电路板和传感器信号采集装置的立体结构示意图；
图3是本实用新型所述上电极板的俯视图；
图4是本实用新型所述下电极板的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型所述柔性压磁阵列传感器特性分析装置包括用于发出控制信号并接收反馈信号的PC机、用于获取传感器输出信号并转换为传感器特性信号的LCR电桥、用于控制多通道开关并传输相应信号的多通道开关控制电路板和用于采集柔性压磁阵列传感器输出信号的传感器信号采集装置，PC机、LCR电桥和多通道开关控制电路板之间相互两两通讯连接，多通道开关控制电路板与传感器信号采集装置之间通讯连接。
如图2、图3和图4所示，传感器信号采集装置包括两个面面相对排列的第一电极板2和第二电极板11，第一电极板2为可以弯曲的聚酰亚胺柔性电极板，第一电极板2位于第二电极板11的上方，第一电极板2和第二电极板11的相对表面即第一电极板2的下表面和第二电极板11的上表面上分别设有一个由多个点状铜电极1组成的16×16的电极矩阵，第一电极板2的点状铜电极1和第二电极板11的点状铜电极1之间一一对应，第一电极板2上同一行的点状铜电极1之间均通过印制铜导线13电性连接，第二电极板11上同一列的点状铜电极1之间均通过印制铜导线13电性连接(这里的行和列是相对关系，即相互垂直的两个方向)；多通道开关控制电路板7包括两个由单片机控制的多通道模拟开关，这里的单片机和多通道模拟开关均属于现有技术能够轻松实现的结构，未在图中示出；所述柔性压磁阵列传感器特性分析装置还包括安装底座3，第二电极板11和多通道开关控制电路板7均安装于安装底座3上，第一电极板2的第一端与第二电极板11的第一端通过定位销4固定连接；第一电极板2上的多行点状铜电极1均通过多条印制铜导线13分别连接至第一电极板2的第一端，第二电极板11上靠近边缘的位置设有两个电极板接线槽5，其中一个电极板接线槽5的多个连接端通过多条印制铜导线13分别连接至第二电极板11的第一端，第一电极板2第一端的印制铜导线13与第二电极板11第一端的印制铜导线13之间一一对应焊接连接，另一个电极板接线槽5的多个连接端与第二电极板11上的多列点状铜电极1通过多条印制铜导线13对应连接；多通道开关控制电路板7上设有两组分别与两个多通道模拟开关对应连接的电路板接线槽10，两个电极板接线槽5分别与两个电路板接线槽10通过排线(图中未示)对应电性连接；多通道开关控制电路板7上还设有用于与LCR电桥连接的BNC接口9、用于与PC机连接的通讯接口(图中未示)和电源连接端子8；安装底座3上还安装有电磁屏蔽箱12，第一电极板2和第二电极板11均置于电磁屏蔽箱12内。图1中还示出了用于将多通道开关控制电路板7安装于安装底座3上的安装螺钉6。
测试时，将待测试的柔性压磁阵列传感器置于第一电极板2和第二电极板11之间，载荷加载装置(是另一种设备，不是本实用新型的创新，未在图中示出)由第一电极板2的正上方垂直施加轴向载荷，所施加载荷通过柔性压磁阵列传感器，在载荷作用下，柔性压磁阵列传感器的磁阻抗等电性参数发生变化，其变化信息通过BNC接口9传输给LCR电桥进行测量，测量的结果传输给PC机显示和分析，供用户了解和应用。
上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。
Claims (10)
1.一种柔性压磁阵列传感器特性分析装置，其特征在于：包括用于发出控制信号并接收反馈信号的人机交互设备、用于获取传感器输出信号并转换为传感器特性信号的LCR电桥、用于控制多通道开关并传输相应信号的多通道开关控制电路板和用于采集柔性压磁阵列传感器输出信号的传感器信号采集装置，所述人机交互设备、所述LCR电桥和所述多通道开关控制电路板之间相互两两通讯连接；所述多通道开关控制电路板包括两个由单片机控制的多通道开关；所述传感器信号采集装置包括两个面面相对排列的第一电极板和第二电极板，所述第一电极板和所述第二电极板的相对表面上分别设有一个由多个电极组成的电极矩阵，所述第一电极板的电极和所述第二电极板的电极之间一一对应，所述第一电极板上同一行的电极之间均通过导线电性连接，所述第二电极板上同一列的电极之间均通过导线电性连接；其中一个所述多通道开关的多个连接端与所述第一电极板上的多行电极之间一一对应电性连接，另一个所述多通道开关的多个连接端与所述第二电极板上的多列电极之间一一对应电性连接。
2.根据权利要求1所述的柔性压磁阵列传感器特性分析装置，其特征在于：所述柔性压磁阵列传感器特性分析装置还包括安装底座，所述第二电极板和所述多通道开关控制电路板均安装于所述安装底座上；所述第一电极板位于所述第二电极板的上方，所述第二电极板上靠近边缘的位置设有两个分别与所述第一电极板上的多行电极和所述第二电极板上的多列电极对应连接的电极板接线槽；所述多通道开关控制电路板上设有两组分别与两个所述多通道开关对应连接的电路板接线槽，两个所述电极板接线槽分别与两个所述电路板接线槽通过排线对应电性连接；所述多通道开关控制电路板上还设有用于与所述LCR电桥连接的BNC接口和用于与所述人机交互设备连接的通讯接口。
3.根据权利要求2所述的柔性压磁阵列传感器特性分析装置，其特征在于：所述第一电极板的第一端与所述第二电极板的第一端通过定位销固定连接，所述第一电极板上的多行电极均通过多条导线分别连接至所述第一电极板的第一端，未与所述第二电极板上的多列电极电性连接的一个所述电极板接线槽的多个连接端通过多条导线分别连接至所述第二电极板的第一端，所述第一电极板第一端的导线与所述第二电极板第一端的导线之间一一对应焊接连接；所述第一电极板为可以弯曲的柔性电极板。
4.根据权利要求3所述的柔性压磁阵列传感器特性分析装置，其特征在于：所述第一电极板为聚酰亚胺板。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述的柔性压磁阵列传感器特性分析装置，其特征在于：所述电极为点状铜电极，所述导线为印制铜导线。
6.根据权利要求5所述的柔性压磁阵列传感器特性分析装置，其特征在于：所述电极矩阵为16×16的矩阵。
7.根据权利要求5所述的柔性压磁阵列传感器特性分析装置，其特征在于：所述第一电极板和所述第二电极板均置于电磁屏蔽箱内。
8.根据权利要求1-4中任何一项所述的柔性压磁阵列传感器特性分析装置，其特征在于：所述电极矩阵为16×16的矩阵。
9.根据权利要求1-4中任何一项所述的柔性压磁阵列传感器特性分析装置，其特征在于：所述第一电极板和所述第二电极板均置于电磁屏蔽箱内。
10.根据权利要求1-4中任何一项所述的柔性压磁阵列传感器特性分析装置，其特征在于：所述人机交互设备为PC机。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104359617A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-02-18 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 柔性压磁阵列传感器特性分析装置 |
| CN108827501A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-11-16 | 南方科技大学 | 一种触觉触感器及其制备方法 |
| CN110809356A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-02-18 | 南京航空航天大学 | 一种等离子体太赫兹波导生成装置 |
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2014
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| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20150311 Effective date of abandoning: 20160511 |
|
| C25 | Abandonment of patent right or utility model to avoid double patenting |