CN211696234U - 复合式薄膜传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种复合式薄膜传感器，其包括两个薄膜基材、两个导电图案层、至少一压电薄膜及至少一薄膜压力传感器。两个导电图案层分别设置于两个所述薄膜基材的内侧面；至少一压电薄膜及至少一薄膜压力传感器，设置于两个薄膜基材之间，并且电性连接两个导电图案层；当薄膜基材受力弯曲或变形时，通过压电薄膜输出一电压形式的第一感测信号，用以检测薄膜基材的变形或动作，并且压电薄膜输出一电流形式的第二感测信号，用以检测薄膜基材承受压力的变化。

Description

复合式薄膜传感器

技术领域

本实用新型涉及一种复合式薄膜传感器，尤其涉及一种用于检测动作、位移或压力的复合式薄膜传感器。

背景技术

随着传感器技术发展，各类型的传感器被运用在各种产品或测量用途上。现有的传感器类型相当多，例如：温度、湿度、压力、动作等传感器。然而，现有的传感器多数仅具有单一功能，因此当要测量不同类型参数时，必须同时设置多种传感器，而造成产品设计上的困扰。并且因为现有传感器多数为以单体方式设计，因此设置传感器时，还必须额外安排设计连接传感器的线路或接点，因此造成了传感器设置不便，且限制了传感器的用途。

由于以上原因，造成现有动作及压力传感器使用上的缺点，故如何通过结构改良，以解决前述各项问题，已成为该项产品所欲解决的重要课题之一。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有的动作传感器及压力传感器仅具有单一功能，且不易安装设置的缺点加以改良。

为了解决上述的技术问题，本实用新型一实施例提供一种复合式薄膜传感器，其中包括两个薄膜基材、两个导电图案层、至少一薄膜压力传感器、至少一压电薄膜、两个所述导电层分别形成多个导电线路以及多个电路接点。两个所述薄膜基材分别具有一内侧面及一外侧面，两个所述薄膜基材以所述内侧面彼此相对方式相互叠合；两个导电图案层分别设置于两个所述薄膜基材的内侧面；至少一薄膜压力传感器设置于两个所述薄膜基材之间，并且电性连接两个所述导电图案层；至少一压电薄膜设置于两个所述薄膜基材之间，并且至少一所述压电薄膜的两侧面分别通过导电胶黏合于两个所述导电图案层相对于两个所述薄膜基材的一侧面，使得至少一所述压电薄膜的两侧面和两个所述导电图案层的表面固定结合且达成电性连接；两个所述导电层分别形成多个导电线路以及多个电路接点，多个所述导电线路分别电性连接至少一所述薄膜压力传感器、至少一所述压电薄膜和多个所述电路接点，而使得至少一所述薄膜压力传感器以及至少一所述压电薄膜分别和多个所述电路接点电性连接；其中，两个所述薄膜基材、至少一所述薄膜压力传感器以及至少一所述压电薄膜具有可挠性，至少一所述薄膜压力传感器能够于承受压力时输出一压力感测信号，至少一所述压电薄膜能够于承受压力或弯曲变形时输出一电压信号。

本实用新型一优选实施例，其中所述薄膜压力传感器为电容式压力传感器、电阻式压力传感器、或压电式压力传感器的其中之一。

本实用新型一优选实施例，其中所述压电薄膜为聚偏二氟乙烯薄膜。

本实用新型一优选实施例，其中两个所述薄膜基材为可挠性的高分子薄膜基材，两个所述导电层为设置于所述薄膜基材的表面的金属层或金属氧化层。

本实用新型一优选实施例，其中每一所述导电图案层对应于至少一所述压电薄膜的位置分别设置至少一接触电极，至少一所述接触电极的面积等于或大于至少一所述压电薄膜的面积，至少一所述压电薄膜的两侧面通过导电胶贴合于至少一所述接触电极。

本实用新型一优选实施例，其中所述导电线路当中，其中连接至少一所述薄膜压力传感器的所述导电线路和连接至少一所述压电薄膜的导电线路彼此不相连接。

本实用新型一优选实施例，其中至少一所述压电薄膜及至少一所述薄膜压力传感器以直线方式排列设置于所述薄膜基材上，而形成直线传感器阵列。

本实用新型一优选实施例，其中多个所述压电薄膜及多个所述薄膜压力传感器所形成的直线传感器阵列以并排方式设置于所述薄膜基材上，而形成平面状传感器阵列。

本实用新型一优选实施例，其中多个所述压电薄膜及多个所述薄膜压力传感器所形成的直线传感器阵列以井字排列设置于所述薄膜基材上。

本实用新型一优选实施例，其中多个所述压电薄膜以环形排列设置于至少一所述薄膜压力传感器外围。

为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本实用新型加以限制。

附图说明

图1为本实用新型复合式薄膜传感器的一具体实施例的剖面示意图。

图2为本实用新型复合式薄膜传感器的一具体实施例的俯视示意图。

图3为本实用新型复合式薄膜传感器的另一实施例的俯视示意图。

图4至图7为本实用新型复合式薄膜传感器的多种变化实施例的俯视示意图。

图8为本实用新型复合式薄膜传感器装设于一床垫上的实施例的使用状态示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本实用新型所公开有关“复合式薄膜传感器”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本实用新型的优点与效果。本实用新型可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本实用新型的构思下进行各种修改与变更。另外，本实用新型的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本实用新型的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本实用新型的保护范围。

应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

如图1至图3所示，为本实用新型复合式薄膜传感器1的一具体实施例。本实用新型复合式薄膜传感器1主要包括：两个薄膜基材10、设置于薄膜基材10表面的导电图案层20、至少一压电薄膜30以及薄膜压力传感器40。

其中，两个所述薄膜基材10为采用具有可挠性的高分子材料所制成，该实施例中，薄膜基材10为软性印刷电路板，且所述导电图案层20为设置于软性印刷电路板上的导电线路。特别说明，薄膜基材10及导电图案层20也可以采用其他方式制成，例如所述薄膜基材10可以采用各种类型的塑料或高分子材料制成，例如：PET、PP、尼龙等塑料薄膜，而所述导电图案层20则能够为采电镀或印刷设置于薄膜基材10表面的金属层、金属氧化层或其他导电材料(如：导电橡胶、石墨印刷层)。

所述薄膜基材10分别具有一内侧面及一外侧面，两个薄膜基材10以内侧面彼此相对方式相互叠合，两个所述导电图案层20别设置于两个所述薄膜基材的所述内侧面上。至少一所述压电薄膜30以及薄膜压力传感器40夹设于两个薄膜基材10之间，并且和两个导电图案层20电性连接，因此形成了三明治状的夹层结构。本实用新型的薄膜基材10、压电薄膜30以及薄膜压力传感器40均具有可挠性的薄膜或薄片结构，因此使得本实用新型的复合式薄膜传感器1形成具有可挠性的结构。

如图2所示，本实用新型的复合式薄膜传感器1的导电图案层20包括有多个导电线路22、多个接触电极21以及多个形成于薄膜基材10的一端且和导电线路连接的电路接点23。其中，导电图案层20的多个接触电极21的位置对应于各个压电薄膜30的位置，并且每一接触电极21的面积大于压电薄膜30的面积。压电薄膜30的两侧面分别通过导电胶31黏贴于接触电极21的表面，因此使得压电薄膜30的两侧面分别和接触电极21通过导电胶31达成电性连接。

多个导电线路22分别和薄膜压力传感器40以及接触电极21电性连接，因此使得压电薄膜30和薄膜压力传感器40输出的感测信号能够经由导电线路22传导到电路接点23，然后再经由电路接点23和信号处理电路连接，而使得压电薄膜30和薄膜压力传感器40输出的感测信号能够传送到信号处理电路(图中未示)进行信号处理。

本实用新型的复合式薄膜传感器1是通过将至少一个薄膜压力传感器40和至少一个压电薄膜30组合在一起，而成为复合式的传感器。其中，压电薄膜30和薄膜压力传感器40分别用以产生一第一感测信号和第二感测信号。压电薄膜30是采用具有压电特性的高分子材料制成，例如可选自聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟氯乙烯(PVDF)、尼龙等，因此当压电薄膜30因弯曲或者受压变形时，能够于压电薄膜30的两侧表面产生正负相反的电荷，因此输出一电压信号。

薄膜压力传感器40能够选自电阻式或电容式的薄膜感测组件，薄膜压力传感器40能够在承受压力时使其阻抗产生变化，因此能够用以检测压力的变化。

更详细地说，本实用新型的复合式薄膜传感器1由于同时设置有压电薄膜30和薄膜压力传感器40两种不同特性的感测组件，因此所输出的第一感测信号和第二感测信号能够分别检测出不同类型的参数。例如，当薄膜基材10产生弯曲、扭曲或受到挤压时的任何变形时，压电薄膜30便会随着薄膜基材10产生变形，因此使得压电薄膜30能够先行输出第一感测信号，而信号处理电路接收到第一感测信号时，便能够判断出薄膜基材10弯曲或变形的信息。而薄膜压力传感器40则是能够通过阻抗的变化而检测出作用于薄膜基材10两侧面的压力的变化，因此通过压电薄膜30输出的电压形式的第一感测信号，能够用以检测薄膜基材10所承受的任何微小的变形或弯曲，而薄膜压力传感器40输出的第二感测信号则能够用以检测本实用新型的薄膜传感器所承受压力的变化或者是压力的绝对值。

特别说明，本实用新型的压电薄膜30薄膜压力传感器40所输出的第一感测信号及第二感测信号是属于不同类型的信号，例如：第一感测信号是属于一电压信号，而第二感测信号是属于电流信号，并且第二感测信号的强度会随着薄膜压力传感器40的阻抗变化而改变。更详细地说，和本实用新型搭配使用的信号处理电路能够以持续或间断方式输出一激活电流通过薄膜压力传感器40，且当本实用新型的复合式薄膜传感器1承受压力而弯曲或变形时，首先由压电薄膜30输出电压传输到信号处理电路而形成第一感测信号，接着信号处理电路输出到薄膜压力传感器40的激活电流因薄膜压力传感器40的阻抗变化而改变强度，因此形成所述第二感测信号。

本实用新型的特性之一，为薄膜基材10可以设计为各种不同形状，而导电图案层20能够以图形化方式成型于薄膜基材10表面，而压电薄膜30以及薄膜压力传感器40也能够视实际需要而以不同排列方式配置于两个薄膜基材10之间。

例如如图2所示实施例中，薄膜基材10呈直条状，且导电图案层20的导电线路22是呈直线状，且压电薄膜30以及薄膜压力传感器40以直线排列方式配置在两个薄膜基材10之间。特别说明，本实施例中，压电薄膜30和薄膜压力传感器40的数量均为一个，然而实际运用时，压电薄膜30和薄膜压力传感器40的数量并不限于图中所公开。

此外，本实用新型的复合式薄膜传感器1的传感器排列方式尚有多种变化，例如图3所示实施例，导电图案层20中，导电线路区分为连接于薄膜压力传感器40的导电线路22，以及连接于压电薄膜30的导电线路24，并且导电线路22和导电线路24之间彼此不相连接，因此使得薄膜压力传感器40和压电薄膜30所输出的感测信号经由不同的导电线路输出。

如图4所示实施例，是将薄膜基材10设计为细长条状结构，并且将多个压电薄膜30及薄膜压力传感器40相互间隔地配置于薄膜基材10上，因此形成一长条状的直线传感器阵列。

如图5所示实施例，是将薄膜基材10设计为大面积的平面薄膜，并且将多个压电薄膜30及薄膜压力传感器40组成的直线状传感器阵列并排设置在薄膜基材10上，因此进一步形成了平面传感器阵列。

如图6所示实施例，是将图4所示的长条状传感器阵列以井字排列方式设置，因此形成了多维的平面传感器阵列。

如图7所示实施例，则是将多个压电薄膜30呈环形地排列设置在薄膜压力传感器40的周围，因此形成一拓蹼形式的传感器阵列。

如图8所示，为本实用新型的复合式薄膜传感器1的一具体应用的实施例，本实施例中，是将本实用新型的复合式薄膜传感器1设置于一床垫50上，因此通过本实用新型的复合式薄膜传感器1能够用以检测人体躺卧在床垫50翻身或移动身体的各种动作，且同时检测出使用者身体各部位接触床垫50的压力。而通过本实用新型的复合式薄膜传感器1所测量到的各项参数，能够用于睡眠管理或健康管理的用途使用。

〔实施例的可能功效〕

综上所述，本实用新型的有益效果在于能够通过压电薄膜30和薄膜压力传感器40的组合，而能够检测出微小的动作，以及传感器承受压力值的变化，因此达到更多样化的检测目的。同时，本实用新型的复合式薄膜传感器1的结构简单，能够依需求改变结构，因此使得本实用新型能够广泛运用于各种检测用途。

以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，非因此局限本实用新型的专利范围，故凡运用本实用新型说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合式薄膜传感器，其特征在于，包括：

两个薄膜基材，两个所述薄膜基材分别具有一内侧面及一外侧面，两个所述薄膜基材以所述内侧面彼此相对方式相互叠合；

两个导电图案层，分别设置于两个所述薄膜基材的内侧面；

至少一薄膜压力传感器，设置于两个所述薄膜基材之间，并且电性连接两个所述导电图案层；

至少一压电薄膜，设置于两个所述薄膜基材之间，并且至少一所述压电薄膜的两侧面分别通过导电胶黏合于两个所述导电图案层相对于两个所述薄膜基材的一侧面，使得至少一所述压电薄膜的两侧面和两个所述导电图案层的表面固定结合且达成电性连接；

两个所述导电图案层分别形成多个导电线路以及多个电路接点，多个所述导电线路分别电性连接至少一所述薄膜压力传感器、至少一所述压电薄膜和多个所述电路接点，而使得至少一所述薄膜压力传感器以及至少一所述压电薄膜分别和多个所述电路接点电性连接；

其中，两个所述薄膜基材、至少一所述薄膜压力传感器以及至少一所述压电薄膜具有可挠性，至少一所述薄膜压力传感器能够于承受压力时输出一压力感测信号，至少一所述压电薄膜能够于承受压力或弯曲变形时输出一电压信号。

2.如权利要求1所述的复合式薄膜传感器，其特征在于，所述薄膜压力传感器为电容式压力传感器、电阻式压力传感器、或压电式压力传感器的其中之一。

3.如权利要求1所述的复合式薄膜传感器，其特征在于，所述压电薄膜为聚偏二氟乙烯薄膜。

4.如权利要求1所述的复合式薄膜传感器，其特征在于，两个所述薄膜基材为可挠性的高分子薄膜基材，两个所述导电图案层为设置于所述薄膜基材的表面的金属层或金属氧化层。

5.如权利要求1所述的复合式薄膜传感器，其特征在于，每一所述导电图案层对应于至少一所述压电薄膜的位置分别设置至少一接触电极，至少一所述接触电极的面积等于或大于至少一所述压电薄膜的面积，至少一所述压电薄膜的两侧面通过导电胶贴合于至少一所述接触电极。

6.如权利要求1所述的复合式薄膜传感器，其特征在于，所述导电线路当中，其中连接至少一所述薄膜压力传感器的所述导电线路和连接至少一所述压电薄膜的导电线路彼此不相连接。

7.如权利要求1所述的复合式薄膜传感器，其特征在于，至少一所述压电薄膜及至少一所述薄膜压力传感器以直线方式排列设置于所述薄膜基材上，而形成直线传感器阵列。

8.如权利要求7所述的复合式薄膜传感器，其特征在于，多个所述压电薄膜及多个所述薄膜压力传感器所形成的直线传感器阵列以并排方式设置于所述薄膜基材上，而形成平面状传感器阵列。

9.如权利要求7所述的复合式薄膜传感器，其特征在于，多个所述压电薄膜及多个所述薄膜压力传感器所形成的直线传感器阵列以井字排列设置于所述薄膜基材上。

10.如权利要求1所述的复合式薄膜传感器，其特征在于，多个所述压电薄膜以环形排列设置于至少一所述薄膜压力传感器外围。

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