CN205909783U - 电阻式应变片的封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种电阻式应变片的封装结构，包括两个分别固定连接于电阻式应变片两端的刚性导电装置，各刚性导电装置上设置有能与信号处理终端连接的连接装置，电阻式应变片的封装结构还包括柔性绝缘保护材料单元，柔性绝缘保护材料单元包覆电阻式应变片及各刚性导电装置与电阻式应变片端部固定连接的连接端。该封装结构能够满足应变片柔软性和大尺度拉伸的需求，提升应变片的使用寿命，保证应变片的使用性能。

Description

电阻式应变片的封装结构

技术领域

本实用新型涉及传感器封装技术领域，尤其涉及一种电阻式应变片的封装结构。

背景技术

传统应变片和应变式传感器通常用来研究或验证机械、桥梁、建筑等某些构件在工作状态下的应力、变形情况。随着电子、信息技术的发展，应变式传感器应用已逐渐拓展到方方面面，相应的也对应变传感技术提出了更高的要求。特别是应用于人体的生物医疗器械、可穿戴式电子等装置，对于应变式传感器的柔软性和大尺度测量范围等性能指标提出了更高的要求。

目前应变传感器主要包括光纤应变式传感器、压电材料应变式传感器、电阻应变式传感器等几种类型其中，光纤应变式传感器布置较困难，成本高；压电材料很难满足对于传感器柔软性和大尺度测量范围的需求。因此目前较常采用的应变式传感元件是电阻应变式传感器。

电阻应变式传感器，基于电阻应变效应,即被测构件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变片一起变形，电阻应变片再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量拉力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。现有的电阻应变片的功能层材料主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。由于金属材料柔软性较差，其最大缺点是灵敏度低、测量范围小，通常只能测量约百分之几的应变值。例如，铂的应变值为±8％，钨具有约±0.3％的应变范围，铜镍合金具有±5％的应变值范围；半导体应变计最主要的缺点是受温度影响大，制备工艺复杂，制备成本高，且其能够可逆伸缩的变形量也只有约百分之几的应变值。因此，传统的金属和半导体材料在用于应变传感器的用途上时受到很大限制，特别是很难实现大尺度应变的测量。

为了满足柔软性和大尺度应变测量的需求，研发出一种在柔性基底上制备具有微裂纹结构的金薄膜传感芯片，该传感器可以测量大于200％应变的物理量变化。但是大尺度的拉伸性能往往使得应变片非常薄，因此柔性基底容易断裂，同时在信号检测分析过程中导电薄膜表面结构容易被破坏划伤进而影响电学性能。由此，本领域亟需开发一种柔性可拉伸应变片的封装结构，有效提升应变片的使用寿命，保证应变片的使用性能。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种电阻式应变片的封装结构，以满足电阻式应变片柔软性和大尺度拉伸需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电阻式应变片的封装结构，该封装结构能够满足应变片柔软性和大尺度拉伸的需求，提升应变片的使用寿命，保证应变片的使用性能。

本实用新型的目的是这样实现的，一种电阻式应变片的封装结构，所述电阻式应变片的封装结构包括两个分别固定连接于电阻式应变片两端的刚性导电装置，各所述刚性导电装置上设置有能与信号处理终端连接的连接装置，所述电阻式应变片的封装结构还包括柔性绝缘保护材料单元，所述柔性绝缘保护材料单元包覆所述电阻式应变片及各所述刚性导电装置与电阻式应变片端部固定连接的连接端。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述刚性导电装置至少包括导电层，所述电阻式应变片的导电面与所述导电层一端的底部抵靠电连接，所述导电层的另一端固定设置所述连接装置。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述刚性导电装置还包括位于所述导电层上方、与所述导电层上下平行且间隔固定设置的强化层，所述导电层的一端下方平行间隔固定设置有锁紧层，所述导电层和所述锁紧层之间的间隙中固定插设所述电阻式应变片的端部。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述强化层和所述导电层之间形成有嵌胶空间，所述强化层和所述导电层上分别设置有多个上下贯通的导胶孔，所述导胶孔与所述嵌胶空间连通。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述强化层和所述导电层靠近所述电阻式应变片的一端设置有第一保护性连接结构，所述导电层与所述第一保护性连接结构相邻的一侧设置有第二保护性连接结构，所述第二保护性连接结构连接所述导电层和所述锁紧层。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述导电层的另一端的底部向下延伸设置所述连接装置。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述连接装置为按扣式多向锁紧装置。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述导电层的另一端固定插设所述连接装置。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述连接装置为自所述导电层的另一端向外延伸设置的插入式双向锁紧卡扣结构。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述柔性绝缘保护材料单元为橡胶或硅胶绝缘保护材料单元。

由上所述，本实用新型提供的电阻式应变片的封装结构，具有如下有益效果：

(1)本实用新型提供的电阻式应变片的封装结构将电阻式应变片的两个信号输出端分别固定连接于刚性导电装置上，电阻式应变片及其与刚性导电装置的连接端的外部固定封装有能拉伸的柔性绝缘保护材料单元，刚性导电装置上设置的导胶孔使得绝缘保护材料能够注入刚性导电装置的内部，提升了电阻式应变片被拉伸时的受力的均匀与稳定性；

(2)本实用新型提供的电阻式应变片的封装结构中，电阻式应变片的信号输出端连接的刚性导电装置上设置连接装置(按扣式多向锁紧装置或插入式双向锁紧卡扣结构)，连接装置具有信息传导和锁紧固定的功能，进一步方便了电阻式应变片的拔插使用以及与其他设备的集成；

(3)本实用新型提供的电阻式应变片的封装结构的刚性导电装置为三层一体结构，制造成本低，能够稳定连接应变片，提高了电学性能的稳定性和拉伸时应变片信号输出端受力的稳定性；

(4)本实用新型提供的电阻式应变片的封装结构为电阻式应变片提供了有效地保护，大大提高了产品的使用寿命；

(5)本实用新型提供的电阻式应变片的封装结构便于测试安装以及随身携带，方便集成于其他仪器以及可穿戴式设备。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1a：为本实用新型的电阻式应变片的封装结构的实施例一的结构示意图。

图1b：为本实用新型的刚性导电装置安装结构示意图。

图1c：为本实用新型的刚性导电装置安装底部示意图。

图1d：为本实用新型的电阻式应变片与刚性导电装置连接处结构示意图。

图2a：为本实用新型的刚性导电装置结构示意俯视图。

图2b：为本实用新型的刚性导电装置结构示意仰视图。

图3：为本实用新型的电阻式应变片的结构示意图。

图4：为本实用新型的电阻式应变片的封装结构的实施例二的结构示意图。

图中：

100、电阻式应变片的封装结构；

1、刚性导电装置；

11、强化层；111、导胶孔；112、第一保护性连接结构；

12、导电层；121、第二保护性连接结构；122、包边结构；

13、锁紧层；

14、嵌胶空间；

2、连接装置；21、按扣式多向锁紧装置；22、插入式双向锁紧卡扣结构；

3、柔性绝缘保护材料单元；

5、导电母头卡扣；

9、电阻式应变片。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1a、图1b、图1c、图1d、图4所示，本实用新型提供的一种电阻式应变片的封装结构100，包括两个分别固定连接于电阻式应变片9两端(电阻式应变片9的两端分别为信号输出端)的刚性导电装置1，电阻式应变片9(其结构如图3所示)能满足柔软性和大尺度应变测量的需求，各刚性导电装置1上设置有能与信号处理终端(现有技术，图中未示出)连接的连接装置2，连接装置2具有信息传导和将电阻式应变片9锁紧固定于信号处理终端的功能，进一步方便了电阻式应变片的拔插使用以及与其他设备的集成；电阻式应变片的封装结构100还包括柔性绝缘保护材料单元3，柔性绝缘保护材料单元3包覆电阻式应变片9及各刚性导电装置1与电阻式应变片9端部固定连接的连接端，刚性导电装置1的连接端为靠近电阻式应变片9的一端，用于固定连接电阻式应变片9，连接装置2固定设置于电阻式应变片9的另一端，连接装置2外露于柔性绝缘保护材料单元3，确保连接装置能与信号处理终端连接。在本实施方式中，柔性绝缘保护材料单元3采用的材料为橡胶或硅胶材料，柔性绝缘保护材料单元3具有柔性可拉伸性，能够满足应变片拉伸变形的需求。

进一步，如图1b、图1c、图1d、图2a、图2b所示，刚性导电装置1至少包括导电层12，电阻式应变片9的导电面(一般地，电阻式应变片9的顶面为导电面)与导电层12的底部抵靠电连接，一般在电阻式应变片9的两端与导电层12抵靠处涂有导电银浆，以更好地实现电阻式应变片9与导电层之间的电连接，导电层12的另一端固定设置连接装置2。

进一步，如图1b、图1c、图1d、图2a、图2b所示，刚性导电装置1还包括位于导电层12上方、与导电层12上下平行且间隔固定设置的强化层11，强化层11用来增加刚性导电装置1的刚度和强度，强化层11与导电层12靠近电阻式应变片9的一端固定连接；导电层12的一端下方平行间隔固定设置有锁紧层13，锁紧层13与导电层12的一侧固定连接，在本实用新型的一个具体实施例中，刚性导电装置的强化层11、导电层12和锁紧层13一体弯折成型构成三层一体结构，刚性导电装置1采用的材料是金属或非金属导电材料，在本实用新型的一个具体实施例中，刚性导电装置1采用的材料为铜或铝合金；导电层12和锁紧层13之间的间隙中固定插设电阻式应变片9的端部，电阻式应变片9的导电面(一般地，电阻式应变片9的顶面为导电面)与导电层12的底部抵靠电连接，在本实施方式中，电阻式应变片9的端部插设穿过导电层12和锁紧层13之间的空间后，将电阻式应变片9的端部反折抵靠在锁紧层13的底部，锁紧层13将电阻式应变片9紧固在导电层12的底部，使电阻式应变片9在拉伸时不会相对刚性导电装置1发生位移。

进一步，如图1b、图1c、图1d、图2a、图2b所示，强化层11和导电层12之间形成有嵌胶空间14，强化层11和导电层12上分别设置有多个上下贯通的导胶孔111，各导胶孔111与嵌胶空间14连通。柔性绝缘保护材料单元3浇注时，液态的绝缘保护材料能够通过导胶孔111进入到嵌胶空间14中，并且导胶孔111中也注入绝缘保护材料，使得刚性导电装置1能够与电阻式应变片9牢固连接，确保封装牢固并保证了电阻式应变片9拉伸时柔性绝缘保护材料单元3受力均匀。

进一步，如图1b、图1d、图2a、图2b所示，强化层11和导电层12靠近电阻式应变片9的一端设置有第一保护性连接结构112，导电层12与第一保护性连接结构112相邻的一侧设置有第二保护性连接结构121，第二保护性连接结构121连接导电层12和锁紧层13。导电层12另一端的两侧设置有向上弯曲卷起的包边结构122。第一保护性连接结构112、第二保护性连接结构121和包边结构122为圆滑结构或者保护性倒边结构，用以保护可拉伸的柔性绝缘保护材料单元3，避免刚性导电装置1各层结构的尖锐边破坏柔性绝缘保护材料单元3。

进一步，连接装置2与导电层12的连接方式至少有两种。其中，如图1a所示，第一种是在导电层12的另一端的底部向下延伸设置连接装置2。采用这种连接方式时，连接装置2为按扣式多向锁紧装置21，按扣式多向锁紧装置21底部的按扣为球状结构，能够实现电阻式应变片的封装结构100相对信号处理设备的多向锁紧定位，按扣式多向锁紧装置21采用导电材料制成，在本实用新型的一个具体实施例中，按扣式多向锁紧装置21采用不锈钢导电材料，按扣式多向锁紧装置21可以与其他检测与使用设备(即信号处理终端)连接传导信号，并且能够防止电阻式应变片9在发生形变再恢复这一往复循环过程中相对于连接设备产生位移。

如图4所示，连接装置2与导电层12的第二种连接方式是在导电层12的另一端固定插设连接装置2，连接装置2为自导电层的另一端向外延伸设置的插入式双向锁紧卡扣结构22。插入式双向锁紧卡扣结构22上设置有沿导电层12两侧设置的水平的向外凸出结构。

实施例一：

如图1a所示，电阻式应变片9的两端固定连接两个刚性导电装置1，刚性导电装置1采用的材料为铜，电阻式应变片9的端部插设通过导电层12和锁紧层13之间的空间后反折抵靠在锁紧层13的底部，锁紧层13将电阻式应变片9紧固在导电层12的底部，电阻式应变片9的导电面与导电层12抵靠电连接，刚性导电装置1远离电阻式应变片9的一端的底部向下延伸设置按扣式多向锁紧装置21，电阻式应变片9、各刚性导电装置1与电阻式应变片9端部的连接端的外部包覆柔性绝缘保护材料单元3，按扣式多向锁紧装置21外露于柔性绝缘保护材料单元3，柔性绝缘保护材料单元3采用硅胶材料。

本实用新型的电阻式应变片的封装结构100使用时，将两端的按扣式多向锁紧装置21插入信号处理设备进行电连接，按扣式多向锁紧装置21受力拉伸电阻式应变片9，拉伸时，两端的刚性导电装置1中间敏感区域发生形变，形变后电阻发生变化通过导电层12传导至按扣式多向锁紧装置21，再通过按扣式多向锁紧装置21传导至信号处理设备进行数据分析。

实施例二：

如图4所示，电阻式应变片9的两端固定连接两个刚性导电装置1，刚性导电装置1采用的材料为铝合金，电阻式应变片9的端部插设通过导电层12和锁紧层13之间的空间后反折抵靠在锁紧层13的底部，锁紧层13将电阻式应变片9紧固在导电层12的底部，电阻式应变片9的导电面与导电层12抵靠电连接，刚性导电装置1远离电阻式应变片9的一端的向外延伸设置插入式双向锁紧卡扣结构22，电阻式应变片9、各刚性导电装置1与电阻式应变片9端部的连接端的外部包覆柔性绝缘保护材料单元3，插入式双向锁紧卡扣结构22外露于柔性绝缘保护材料单元3，柔性绝缘保护材料单元3采用橡胶材料。

本实用新型的电阻式应变片的封装结构100使用时，将两端的插入式双向锁紧卡扣结构22插入信号处理设备的导电母头卡扣5进行电连接，插入式双向锁紧卡扣结构22受力拉伸电阻式应变片9，拉伸时，两端的刚性导电装置1中间敏感区域发生形变，形变后电阻发生变化通过导电层12传导至插入式双向锁紧卡扣结构22，插入式双向锁紧卡扣结构22传导至信号处理设备进行数据分析。

由上所述，本实用新型提供的电阻式应变片的封装结构，具有如下有益效果：

(1)本实用新型提供的电阻式应变片的封装结构将电阻式应变片的两个信号输出端分别固定连接于刚性导电装置上，电阻式应变片及其与刚性导电装置的连接端的外部固定封装有能拉伸的柔性绝缘保护材料单元，刚性导电装置上设置的导胶孔使得绝缘保护材料能够注入刚性导电装置的内部，提升了电阻式应变片被拉伸时的受力的均匀与稳定性；

(2)本实用新型提供的电阻式应变片的封装结构中，电阻式应变片的信号输出端连接的刚性导电装置上设置连接装置(按扣式多向锁紧装置或插入式双向锁紧卡扣结构)，连接装置具有信息传导和锁紧固定的功能，进一步方便了电阻式应变片的拔插使用以及与其他设备的集成；

(3)本实用新型提供的电阻式应变片的封装结构的刚性导电装置为三层一体结构，制造成本低，能够稳定连接应变片，提高了电学性能的稳定性和拉伸时应变片信号输出端受力的稳定性；

(4)本实用新型提供的电阻式应变片的封装结构为电阻式应变片提供了有效地保护，大大提高了产品的使用寿命；

(5)本实用新型提供的电阻式应变片的封装结构便于测试安装以及随身携带，方便集成于其他仪器以及可穿戴式设备。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种电阻式应变片的封装结构，其特征在于：所述电阻式应变片的封装结构包括两个分别固定连接于电阻式应变片两端的刚性导电装置，各所述刚性导电装置上设置有能与信号处理终端连接的连接装置，所述电阻式应变片的封装结构还包括柔性绝缘保护材料单元，所述柔性绝缘保护材料单元包覆所述电阻式应变片及各所述刚性导电装置与电阻式应变片端部固定连接的连接端。

2.如权利要求1所述的电阻式应变片的封装结构，其特征在于：所述刚性导电装置至少包括导电层，所述电阻式应变片的导电面与所述导电层一端的底部抵靠电连接，所述导电层的另一端固定设置所述连接装置。

3.如权利要求2所述的电阻式应变片的封装结构，其特征在于：所述刚性导电装置还包括位于所述导电层上方、与所述导电层上下平行且间隔固定设置的强化层，所述导电层的一端下方平行间隔固定设置有锁紧层，所述导电层和所述锁紧层之间的间隙中固定插设所述电阻式应变片的端部。

4.如权利要求3所述的电阻式应变片的封装结构，其特征在于：所述强化层和所述导电层之间形成有嵌胶空间，所述强化层和所述导电层上分别设置有多个上下贯通的导胶孔，所述导胶孔与所述嵌胶空间连通。

5.如权利要求3所述的电阻式应变片的封装结构，其特征在于：所述强化层和所述导电层靠近所述电阻式应变片的一端设置有第一保护性连接结构，所述导电层与所述第一保护性连接结构相邻的一侧设置有第二保护性连接结构，所述第二保护性连接结构连接所述导电层和所述锁紧层。

6.如权利要求2所述的电阻式应变片的封装结构，其特征在于：所述导电层的另一端的底部向下延伸设置所述连接装置。

7.如权利要求6所述的电阻式应变片的封装结构，其特征在于：所述连接装置为按扣式多向锁紧装置。

8.如权利要求2所述的电阻式应变片的封装结构，其特征在于：所述导电层的另一端固定插设所述连接装置。

9.如权利要求8所述的电阻式应变片的封装结构，其特征在于：所述连接装置为自所述导电层的另一端向外延伸设置的插入式双向锁紧卡扣结构。

10.如权利要求1至9任一项所述的电阻式应变片的封装结构，其特征在于：所述柔性绝缘保护材料单元为橡胶或硅胶绝缘保护材料单元。