CN207231534U - 集成检测传感器及触摸感应设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种集成检测传感器和触摸感应设备。传感器包括：第一结构体、第二结构体及粘接层；第一结构体，包括第一电极、第二电极、及设置于第一电极与第二电极之间的第一柔性膜；第一柔性膜具有热释电效应及压电效应，第一电极及第二电极用于输出温度和压力的混合测量信号；第二结构体，包括第三电极、第四电极、及设置于第三电极与第四电极之间的第二柔性膜；第二柔性膜具有压电效应，第三电极及第四电极用于输出单纯压力测量信号；粘接层，将第一结构体与第二结构体绝缘连接。本实用新型实施例的技术方案实现了温度和力信号在单一传感器上同时检测。传感器具有质量轻，厚度薄等特点，可应用于智能皮肤、机器手、假肢手等领域。

Description

集成检测传感器及触摸感应设备

技术领域

本实用新型实施例信号检测技术，尤其涉及一种集成检测传感器及触摸感应设备。

背景技术

运动和感觉功能的协调统一是实现假肢手自然、精准抓握物体的关键。当前的假肢技术为截肢者运动功能的恢复提供了各种可能，但感觉功能的恢复依然是个挑战。对于真实的人手，皮肤表面各类感受器获取感觉信息并编码，通过神经系统将这些信息传递至大脑；对于假肢手，则可用各类人工传感器检测感觉信号，经处理后，通过神经接口传递至大脑。

因此，为了实现假肢手的感觉反馈，实现闭环控制，首先需要实现感觉信号检测。温度和力是假肢手最重要的两类感觉信息，存在于绝大多数假肢手的应用中。应用于假肢手中用于获取感觉信息的传感器，通常要具备易于集成(例如：轻、薄、柔软或者可拉伸)、结构简单、性能优良(例如：灵敏度高、频响稳定或者漂移低)、经久耐用、低能耗以及低成本等优点。

目前，虽然对温度和力的检测方法有很多种，相关技术也比较成熟，但目前可集成到假肢手上用于信号检测的传感技术，在材料特性、信号精度、制作难度和成本等方面或多或少都存在欠缺。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种集成检测传感器及触摸感应设备，以提供一种微型化的，能够同时测量温度以及压力的集成检测传感器。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种集成检测传感器，包括，第一结构体、第二结构体以及粘接层，所述第一结构体，与测试物体直接接触，所述第二结构体，设置于所述第一结构体远离所述测试物体的一侧，所述粘接层，设置于所述第一结构体与所述第二结构体之间；

所述第一结构体，包括相对设置的第一电极、第二电极、以及设置于所述第一电极与所述第二电极之间的第一柔性膜；所述第一柔性膜具有热释电效应以及压电效应，所述第一电极及所述第二电极构成的第一电极对用于输出温度和压力的混合测量信号；

所述第二结构体，包括相对设置的第三电极、第四电极、以及设置于所述第三电极与所述第四电极之间的第二柔性膜；所述第二柔性膜具有压电效应，所述第三电极及所述第四电极构成的第二电极对用于输出单纯压力测量信号；

所述粘接层，用于将所述第一结构体与所述第二结构体绝缘连接。

进一步的，所述传感器还包括：信号处理模块；

其中，所述第一电极对以及所述第二电极对分别与所述信号处理模块进行电连接；

所述信号处理模块，用于获取所述第一电极对输出的所述温度和压力的混合测量信号，以及获取所述第二电极对输出的单纯压力测量信号；根据与所述第一电极对以及所述第二电极对的电连接方向，对所述温度和压力的混合测量信号以及所述单纯压力测量信号进行运算，获取单纯温度检测信号；分别输出所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号。

进一步的，所述信号处理模块，还用于：对获取的所述第一电极对输出的所述温度和压力的混合测量信号，以及获取的所述第二电极对输出的单纯压力测量信号进行放大滤波；和/或

在输出所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号之前，对所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号进行放大滤波。

进一步的，所述第一柔性膜为铁电聚合物膜。

进一步的，所述第二柔性膜为压电驻极体膜。

进一步的，所述第一柔性膜的材料包括：聚偏氟乙烯或者聚偏氟乙烯的共聚物。

进一步的，所述第二柔性膜的材料包括：聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、氟化乙烯离聚物或者聚四氟乙烯。

进一步的，所述第一柔性膜的制备方法包括：旋涂法或者拉伸法。

进一步的，所述第二柔性膜的制备方法包括：膨化法、模板法或者刻蚀法。

进一步的，采用设定镀膜工艺，在所述第一柔性膜的两端形成所述第一电极对，以及在所述第二柔性膜的两端形成所述第二电极对；

其中，所述设定镀膜工艺包括：蒸镀或者溅射。

进一步的，所述第一结构体以及所述第二结构体通过柔性复合方式分别与所述粘接层进行复合；其中，所述柔性复合方式包括：粘贴、热压或者熔融。

进一步的，所述第一电极设置于所述第一结构体中靠近所述测试物体的一侧，所述第二电极设置于所述第一结构体中远离所述测试物体的一侧；或者

所述第一电极设置于所述第一结构体中远离所述测试物体的一侧，所述第二电极设置于所述第一结构体中靠近所述测试物体的一侧。

进一步的，所述第三电极设置于所述第二结构体中靠近所述第一结构体的一侧，所述第四电极设置于所述第二结构体中远离所述第一结构体的一侧；或者

所述第三电极设置于所述第二结构体中远离所述第一结构体的一侧，所述第四电极设置于所述第二结构体中靠近所述第一结构体的一侧。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种触摸感应设备，包括本实用新型任意实施例所述的传感器。

进一步的，所述触摸感应设备包括下述至少一项：假肢手、机器手以及人造皮肤。

本实用新型实施例提供了一种集成检测传感器和触摸感应设备，通过使用具有热释电效应以及压电效应的第一柔性膜构造第一结构体，并使用仅具有压电效应的第二柔性膜构造第二结构体，可以最终得到一个能够同时测量温度及压力的柔性传感器，本实用新型实施例的技术方案解决了现有的集成温度和力的检测技术，在材料特性、信号精度、制作难度和成本等方面所存在的欠缺，实现了温度和力信号在单一传感器上同时检测。同时，该传感器具有质量轻，厚度薄，柔软可弯折，具有一定伸缩性且适用于皮肤表面的特点，可应用于智能皮肤、机器手、假肢手等领域。

附图说明

图1a是本实用新型实施例一中的一种集成检测传感器的结构示意图；

图1b是本实用新型实施例一中的传感器所适用的信号处理模块所执行方法的流程图；

图1c是本实用新型实施例一种信号处理模块的硬件结构示意图；

图2是本实用新型实施例二中的一种集成检测传感器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例三中的一种触摸感应设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

为了便于后文理解，首先将本实用新型各实施例的集成检测传感器的产生背景以及实用新型构造思路进行简单介绍。

如前所述，温度和力是假肢手最重要的两类感觉信息，存在于绝大多数假肢手动作中，并且通过力信号的检测，还能获取接触、脱离接触、压力大小等信息。温度和力信号的获取涉及传感材料开发、传感器设计封装、信号处理等方面的技术。

对于温度的测量，热电阻通常采用金属材料，温度系数低从而灵敏度低，成本较高，并且容易断裂，金属材料易于氧化而变性；热敏电阻的输出一般是非线性的，因此测温范围窄，均匀性较差，存在较大的灵敏度漂移；热电偶利用两种导体构成一个回路，结构要求高并且比较复杂，且有一定的使用限制，不易做到微型化，很难满足假肢手、智能皮肤、机器手的应用环境。

对于力的测量，电容式精度和线性度较高，但电路复杂，受电磁干扰大；电阻式灵敏度和信号稳定性受到一定限制；压电式制备工艺较高，且一般的压电材料(如聚偏氟乙烯PVDF，又称为铁电聚合物)的信号受温度影响，在抓握较热或较冷物体时，温度变化也会产生信号，干扰力信号的检测；

此外，在假肢手的抓握中通常同时存在温度和力信号，由于两类信号的特征有较大区别，检测方法不同，在实际应用中往往采用多传感器组合或阵列的方式分别检测，因此存在一些不利因素，如结构复杂、信号干扰、不利于集成等。

基于现有技术的上述问题，实用新型人创造性的提出：使用一个同时具有热释电效应(所述热释电效应，是指晶体的极化强度随温度改变而表现出的电荷释放现象)以及压电效应(所谓压电效应，是指如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差的现象)的第一柔性膜(例如：铁电聚合物)，以及一个仅具有压电效应的第二柔性膜进行组合。使用第一柔性膜同时检测压力信号以及温度信号，使用第二柔性膜仅检测压力信号，之后将上述两种检测信号进行计算，可以分离出一个温度信号，进而可以最终输出一个压力信号以及一个温度信号。通过上述设置，可以将第一柔性膜在单纯测量压力的环境中受到温度影响而使得输出结果不准确的这一劣势转化为能够同时测量温度以及压力测量结果的这一优势，创造性的提出了一种微型化的，能够同时测量温度以及压力的集成检测传感器。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的一种集成检测传感器的结构示意图。如图1所示，所述集成检测传感器包括：第一结构体110、第二结构体120以及粘接层130。

第一结构体110，与测试物体直接接触，第二结构体120，设置于第一结构体110远离所述测试物体的一侧，粘接层130，设置于第一结构体110与第二结构体120之间；

第一结构体110，包括相对设置的第一电极111、第二电极113、以及设置于第一电极111与第二电极113之间的第一柔性膜112；第一柔性膜112具有热释电效应以及压电效应，第一电极111及第二电极113构成的第一电极对用于输出温度和压力的混合测量信号；

第二结构体120，包括相对设置的第三电极121、第四电极123、以及设置于第三电极121与第四电极123之间的第二柔性膜122；第二柔性膜122具有压电效应，第三电极121及第四电极123构成的第二电极对用于输出单纯压力测量信号；

粘接层130，用于将第一结构体110与所述第二结构体120绝缘连接，也即：将第二电极113与第三电极121绝缘连接。

在本实施例中，第一结构体110直接和测试物体相接触，第一结构体110通过具有的热释电效应以及压电效应的第一柔性膜112，检测测试物体的温度和力，并通过第一电极111及第二电极113构成的第一电极对输出温度和压力的混合测量信号；同时，第一结构体110将力均匀地传递至第二结构体120，第二结构体120通过具有压电效应的第二柔性膜122，准确检测测试物体的力，并通过第三电极121及第四电极123构成的第二电极对输出单纯压力测量信号。

可选的，所述第一柔性膜为铁电聚合物膜。铁电聚合物(也可称为ferroelectrics)，如聚偏氟乙烯(简称为PVDF)或PVDF的共聚物，即PVDF铁电膜，通常以聚合物为基体，质量轻，厚度薄，柔软可弯折，具有一定伸缩性而适用于皮肤表面。它的信号受温度影响，在抓握较热或较冷物体时，温度变化也会产生信号，这个特性被称为“热释电效应”。该效应虽然对于力信号的检测不利，但是我们可以利用该特性检测温度信号，将聚偏氟乙烯用作温度传感器使用。

可选的，所述第二柔性膜可以为压电驻极体膜。在近年发展起来的新型功能材料中，压电驻极体(也可称为piezoelectret)作为一种机-电传感材料，在柔性电子和传感领域的应用潜力得到了越来越广泛的关注。压电驻极体通常以聚合物为基体，质量轻，厚度薄，柔软可弯折，具有一定伸缩性而适用于皮肤表面；检测力信号时，灵敏度高，线性度好；制备工艺简单，成本低廉等。更关键的是，压电驻极体无热释电效应，在工作温度范围内基本不受温度变化影响。因此可以将压电驻极体用作力传感器使用。

进一步的，所述第一柔性膜的材料(或者说基材)可以包括：聚偏氟乙烯或者聚偏氟乙烯的共聚物。其中，所述聚偏氟乙烯的共聚物可以为目前可以试验得到的全部聚偏氟乙烯的共聚物，例如：(P(VDF-TFE)、P(VDF-TrFE)、P(VDF-TrFE-CTFE)、P(VDF-TrFE-CFE))等，本实施例对此并不进行限定。

所述第一柔性膜的制备方法可以包括：旋涂法或者拉伸法等，当然，可以理解的是，本领域技术人员还可以采取其他的方式制备所述第一柔性膜，本实施例对此并不进行限定。

进一步的，所述第二柔性膜的材料可以包括：聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、氟化乙烯离聚物(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)等驻极体材料，本实施例对此并不进行限制。

所述第二柔性膜的制备方法可以包括：膨化法、模板法或者刻蚀法等，当然，可以理解的是，本领域技术人员还可以采取其他的方式制备所述第二柔性膜，本实施例对此并不进行限制。

进一步的，可以采用设定镀膜工艺，在所述第一柔性膜的两端形成所述第一电极对，以及在所述第二柔性膜的两端形成所述第二电极对。

其中，所述设定镀膜工艺可以包括：蒸镀或者溅射等，当然，本领域技术人员可以理解的是：还可以采取其他的镀膜工艺在所述第一柔性膜的两端形成所述第一电极对，以及在所述第二柔性膜的两端形成所述第二电极对，本实施例对此并不进行限制。

可选的，所述粘接层为设定绝缘材料，例如，虫胶、树脂或者橡胶等绝缘材料。典型的，可以选择柔性绝缘材料作为所述粘接层。

进一步的，所述第一结构体以及所述第二结构体可以通过柔性复合方式分别与所述粘接层进行复合；其中，所述柔性复合方式可以包括：粘贴、热压或者熔融等，本实施例对此并不进行限制。使用柔性复合方式的原因是，使得最终得到的集成检测传感器具备一定的柔性而不破坏传感器的整体柔韧度。

在本实施例的一个可选的实施方式中，所述传感器还包括：信号处理模块所述第一电极对以及所述第二电极对分别与所述信号处理模块进行电连接；

所述信号处理模块，用于获取所述第一电极对输出的所述温度和压力的混合测量信号，以及获取所述第二电极对输出的单纯压力测量信号；根据与所述第一电极对以及所述第二电极对的电连接方向，对所述温度和压力的混合测量信号以及所述单纯压力测量信号进行运算，获取单纯温度检测信号；分别输出所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号。

进一步的，所述信号处理模块，还用于：对获取的所述第一电极对输出的所述温度和压力的混合测量信号，以及获取的所述第二电极对输出的单纯压力测量信号进行放大滤波；和/或

在输出所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号之前，对所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号进行放大滤波。

当然，本领域技术人员可以理解的是：所述信号处理模块可以为具有简单计算功能的微处理芯片，还可以为通过各种硬件元件(例如，电阻、电容或者电感等)搭接而成的可以实现加法器功能、减法器功能或者滤波放大功能的纯硬件电路。

在本实施例的一个可选的实施方式中，所述信号处理模块通过一个微处理芯片实现。其中，在图1b中示出了本实用新型实施例一中的传感器所适用的信号处理模块(也即：微处理芯片)所执行方法的流程图，如图1b所示，所述方法包括：

S210、获取所述第一电极对输出的所述温度和压力的混合测量信号，以及获取所述第二电极对输出的单纯压力测量信号。

其中，由于第一结构体与第二结构体是与信号处理模块分别进行电连接的，因此第一结构体的第一电极对输出的信号和第二结构体的第二电极对输出的信号是分别提取的。第二电极对只有力信号输出，记为Y(B)，即为最终的单纯压力测量信号。

第一电极对的信号输出，记为Y(A)，包括了两个分量，即温度分量Y(A温度)和力分量Y(A力)，有：Y(A)＝Y(A温度)+Y(A力)；

由于第二结构体检测的力信号由第一结构体传递而来，第一结构体以及第二结构体检测到的是同一个力信号，因此第一电极对输出的力信号分量与第二电极对输出的力信号大小相等，有：|Y(A力)|＝|Y(B)|。

S220、对获取的所述第一电极对输出的所述温度和压力的混合测量信号，以及获取的所述第二电极对输出的单纯压力测量信号进行放大滤波。

S230、根据与所述第一电极对以及所述第二电极对的电连接方向，对所述温度和压力的混合测量信号以及所述单纯压力测量信号进行运算，获取单纯温度检测信号。

结合第一电极对与第二电极对与信号处理模块的电连接方向，对Y(A)和Y(B)进行运算。

若在与信号处理模块进行电连接时，第一电极对与第二电极对的极性相同(各电极对的正极与负极的连接极性相同)，则确定：Y(A温度)＝Y(A)-Y(B)；若在与信号处理模块进行电连接时，第一电极对与第二电极对的极性相反(各电极对的正极与负极的连接极性相反)，则确定：Y(A温度)＝Y(A)+Y(B)。实际使用中可以不考虑电极对的连接极性，确定Y(A温度)＝|Y(A)|-|Y(B)|。

需要再次说明的是，所谓第一电极对与第二电极对的极性相同，是指第一电极对的信号电极与信号处理模块的第一信号输入端相连，第一电极对的接地电极与信号处理模块的接地端相连，第二电极对的信号电极与信号处理模块的第二信号输入端相连，第二电极对的接地电极与信号处理模块的接地端相连；或者，是指第一电极对的信号电极与信号处理模块的接地端相连，第一电极对的接地电极与信号处理模块的第一信号输入端相连，第二电极对的信号电极与信号处理模块的接地端相连，第二电极对的接地电极与信号处理模块的第二信号输入端相连。

所谓第一电极对与第二电极对的极性相反，是指第一电极对的信号电极与信号处理模块的第一信号输入端相连，第一电极对的接地电极与信号处理模块的接地端相连，第二电极对的信号电极与信号处理模块的接地端相连，第二电极对的接地电极与信号处理模块的第二信号输入端相连；或者，是指第一电极对的信号电极与信号处理模块的接地端相连，第一电极对的接地电极与信号处理模块的第一信号输入端相连，第二电极对的信号电极与信号处理模块的第二信号输入端相连，第二电极对的接地电极与信号处理模块的接地端相连。

S240、对所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号进行放大滤波。

S250、分别输出所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号。

在本实施例的另一个可选的实施方式中，可以通过纯硬件的方式，实现该信号处理模块。其中，在图1c中示出了本实用新型实施例一中的一种信号处理模块的硬件结构示意图。通过上述一系列硬件元件的配合使用，同样可以实现图1b中的微处理芯片所执行的方法。

可选的，所述第一电极(第一电极对的正极或者信号电极)设置于所述第一结构体中靠近所述测试物体的一侧，所述第二电极(第一电极对的负极或者接地电极)设置于所述第一结构体中远离所述测试物体的一侧；或者

所述第一电极设置于所述第一结构体中远离所述测试物体的一侧，所述第二电极设置于所述第一结构体中靠近所述测试物体的一侧。

可选的，所述第三电极(第二电极对的正极或者信号电极)设置于所述第二结构体中靠近所述第一结构体的一侧，所述第四电极(第二电极对的负极或者接地电极)设置于所述第二结构体中远离所述第一结构体的一侧；或者

所述第三电极设置于所述第二结构体中远离所述第一结构体的一侧，所述第四电极设置于所述第二结构体中靠近所述第一结构体的一侧。

本实用新型实施例提供了一种集成检测传感器，通过使用具有热释电效应以及压电效应的第一柔性膜构造第一结构体，并使用仅具有压电效应的第二柔性膜构造第二结构体，可以最终得到一个能够同时测量温度及压力的柔性传感器，解决了现有的集成温度和力的检测技术，在材料特性、信号精度、制作难度和成本等方面所存在的欠缺，实现了温度和力信号在单一传感器上同时检测。同时，该传感器具有质量轻，厚度薄，柔软可弯折，具有一定伸缩性且适用于皮肤表面的特点，可应用于智能皮肤、机器手、假肢手等领域。

实施例二

图2为本实用新型实施例二提供的一种集成检测传感器的结构示意图，其中，需要说明的是，图2中的尺寸比例仅为示意，电偶极子方向(电极对的连接方向)仅为示意。如图2所示，本实用新型实施例的集成检测传感器包括A结构和B结构。

所述A结构用于检测温度和力信号。所述A结构是一层铁电聚合物膜。所述A结构的特征是同时具有压电效应和热释电效应。所述A结构的基材包括但不限于聚偏氟乙烯(PVDF)及PVDF的共聚物(P(VDF-TFE)、P(VDF-TrFE)、P(VDF-TrFE-CTFE)以及P(VDF-TrFE-CFE))等。所述A结构的制备方法包括但不限于旋涂法、拉伸法等成型方法。所述A结构上下表面分别蒸镀或溅射有金属电极，用于输出信号。

所述B结构用于检测力信号。所述B结构是一层压电驻极体膜。所述B结构的特征是只具有压电效应(或热释电效应相对于压电效应可以忽略)。所述B结构为压电驻极体，为多孔聚合物薄膜，基材包括但不限于聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、氟化乙烯离聚物(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)等驻极体材料。所述B结构的制备方法包括但不限于膨化法、模板法、刻蚀法等成型方法。所述B结构上下表面分别蒸镀或溅射有金属电极，用于输出信号。

铁电聚合物的工作原理是储存有电偶极子的微观结构在外力或外界温度的作用下发生形变，改变了电偶极矩，补偿电荷发生变化，对外表现出相应的电荷或电压信号。压电驻极体的工作原理是储存有电偶极子的微孔结构在外力的作用下产生形变，改变了电偶极矩，补偿电荷发生变化，对外表现出相应的电荷或电压信号。两者的工作原理类似，但仍有区别。铁电聚合物同时有温度和力信号输出，压电驻极体只有力信号输出而无温度信号输出。

将所述A结构作为上层、所述B结构作为下层复合。上层的A结构直接和测试物体接触，检测温度信号和力信号，同时将力信号均匀地传递至下层的B结构，使得下层的B结构能准确获取力信号。通过适当的复合方法，包括但不限于粘贴、热压、熔融等，既能较好地粘合A、B两层，又能将力信号从A层传递至B层而不失真，还具备一定的柔性而不破坏传感器的整体柔韧度。

分别电连接A、B两层结构，封装整个复合结构。采用适当的材料对复合结构进行封装，实现保护防磨损的目的。分别对A、B层的上下电极，恰当地选取信号端和接地端，利用接地端进行电磁屏蔽，减少信号干扰。

如上述传感结构，所述A层结构既能检测温度信号，又能检测力信号，且两种信号混合在一起，所述B层结构只能检测力信号，因此需要分离并提取出A、B层信号以及A层信号中的温度和力信号分量。

由于A、B两层是分别电连接的，因此A、B两层的信号是分别提取的。B层只有力信号输出，记为X(B)，即为最终待检测的力信号。

A层的信号输出，记为X(A)，包括了两个分量，即温度分量X(A温度)和力分量(A力)，有：

X(A)＝X(A温度)+X(A力) (1)

由于B层检测的力信号由A层传递而来，A、B两层检测到的是同一个力信号，因此，A层信号中的力信号分量与B层的力信号大小相等，有：

|X(A力)|＝|X(B)| (2)

将A层输出信号和B层输出信号的绝对值相减，带入上式(1)和(2)，有：

|X(A)|-|X(B)|＝|X(A温度)+X(A力)|-|X(B)|＝|X(A温度)|+|X(A力)|-|X(A力)|＝X(A温度)。

因此，A层输出信号和B层输出信号相减，得到X(A温度)，即为最终待检测的温度信号。

需结合A、B两层的输出特性和电连接方向，若极性相同，则相减，若极性相反，则相加，其目的是抵消A信号中的力分量。实际使用中可先取绝对值，再相减。

本实用新型实施例将铁电聚合物材料以及压电驻极体材料各自的优点结合起来，在既有温度又有力信号的情况下，压电驻极体检测力信号(不受温度干扰)，铁电聚合物同时检测温度和力信号，再将二者的信号相减，使力信号抵消，就能得到温度信号。通过这种方法就能分离出力信号和温度信号，分别输出使用。实现温度和力信号在单一传感单元同时检测。同时，整体的传感器仍然具有质量轻，厚度薄，柔软可弯折，具有一定伸缩性而适用于皮肤表面的特点，可应用于智能皮肤、机器手、假肢手等领域。

实施例三

在图3中示出了本实用新型实施例三中的一种触摸感应设备，所述触摸感应设备包括本实用新型任意实施例所述的集成检测传感器。

在本实施例中，所述触摸感应设备可以包括下述至少一项：假肢手、机器手以及人造皮肤。

需要说明的是：本实用新型实施例的触摸感应设备除了可以为上述设备之外，还可以为其他需要进行温度以及力的测量的其他电子设备中，本实施例对此并不进行限制。

本实用新型实施例提供了一种触摸感应设备，通过使用一个能够同时测量温度及压力的柔性传感器，解决了现有的集成温度和力的检测技术，在材料特性、信号精度、制作难度和成本等方面所存在的欠缺，实现了温度和力信号在单一传感器上同时检测。该传感器具有质量轻，厚度薄，柔软可弯折，具有一定伸缩性且适用于皮肤表面的特点，可应用于智能皮肤、机器手、假肢手等领域。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (15)

1.一种集成检测传感器，其特征在于，包括，第一结构体、第二结构体以及粘接层，所述第一结构体，与测试物体直接接触，所述第二结构体，设置于所述第一结构体远离所述测试物体的一侧，所述粘接层，设置于所述第一结构体与所述第二结构体之间；

所述第一结构体，包括相对设置的第一电极、第二电极、以及设置于所述第一电极与所述第二电极之间的第一柔性膜；所述第一柔性膜具有热释电效应以及压电效应，所述第一电极及所述第二电极构成的第一电极对用于输出温度和压力的混合测量信号；

所述第二结构体，包括相对设置的第三电极、第四电极、以及设置于所述第三电极与所述第四电极之间的第二柔性膜；所述第二柔性膜具有压电效应，所述第三电极及所述第四电极构成的第二电极对用于输出单纯压力测量信号；

所述粘接层，用于将所述第一结构体与所述第二结构体绝缘连接。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括：信号处理模块；

其中，所述第一电极对以及所述第二电极对分别与所述信号处理模块进行电连接；

所述信号处理模块，用于获取所述第一电极对输出的所述温度和压力的混合测量信号，以及获取所述第二电极对输出的单纯压力测量信号；根据与所述第一电极对以及所述第二电极对的电连接方向，对所述温度和压力的混合测量信号以及所述单纯压力测量信号进行运算，获取单纯温度检测信号；分别输出所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号。

3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述信号处理模块，还用于：对获取的所述第一电极对输出的所述温度和压力的混合测量信号，以及获取的所述第二电极对输出的单纯压力测量信号进行放大滤波；和/或

在输出所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号之前，对所述单纯温度检测信号以及所述单纯压力检测信号进行放大滤波。

4.根据权利要求1-3任一项所述的传感器，其特征在于，所述第一柔性膜为铁电聚合物膜。

5.根据权利要求1-3任一项所述的传感器，其特征在于，所述第二柔性膜为压电驻极体膜。

6.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述第一柔性膜的材料包括：聚偏氟乙烯或者聚偏氟乙烯的共聚物。

7.根据权利要求5所述的传感器，其特征在于，所述第二柔性膜的材料包括：聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、氟化乙烯离聚物或者聚四氟乙烯。

8.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述第一柔性膜的制备方法包括：旋涂法或者拉伸法。

9.根据权利要求5所述的传感器，其特征在于，所述第二柔性膜的制备方法包括：膨化法、模板法或者刻蚀法。

10.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：

采用设定镀膜工艺，在所述第一柔性膜的两端形成所述第一电极对，以及在所述第二柔性膜的两端形成所述第二电极对；

其中，所述设定镀膜工艺包括：蒸镀或者溅射。

11.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第一结构体以及所述第二结构体通过柔性复合方式分别与所述粘接层进行复合；

其中，所述柔性复合方式包括：粘贴、热压或者熔融。

12.根据权利要求1-3任一项所述的传感器，其特征在于：

所述第一电极设置于所述第一结构体中靠近所述测试物体的一侧，所述第二电极设置于所述第一结构体中远离所述测试物体的一侧；或者

所述第一电极设置于所述第一结构体中远离所述测试物体的一侧，所述第二电极设置于所述第一结构体中靠近所述测试物体的一侧。

13.根据权利要求1-3任一项所述的传感器，其特征在于：

所述第三电极设置于所述第二结构体中靠近所述第一结构体的一侧，所述第四电极设置于所述第二结构体中远离所述第一结构体的一侧；或者

所述第三电极设置于所述第二结构体中远离所述第一结构体的一侧，所述第四电极设置于所述第二结构体中靠近所述第一结构体的一侧。

14.一种触摸感应设备，包括权利要求1-13任一项所述的传感器。

15.根据权利要求14所述的触摸感应设备，其特征在于，所述触摸感应设备包括下述至少一项：假肢手、机器手以及人造皮肤。