CN212134734U - 加速度传感器及加速度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种加速度传感器及加速度测量装置。该加速度传感器包括：第一结构层和第二结构层；两个结构层相对设置形成起电界面，两个结构层均包括作为起电界面的层结构，其任一者或两者中作为起电界面的层结构至少包括具有镂空栅格结构的层结构；其任一者或两者中至少包括作为输出电极的层结构；当两个结构层中的一个运动时，起电界面之间产生的电信号由两个结构层中包括的作为输出电极的层结构输出。本实用新型提供的加速度传感器及加速度测量装置，不仅能够根据用户的需求，测量任意时段内的加速度，还能够通过调整镂空和栅格的宽度，来满足用户对测量加速度的精度要求，且其结构及制作工艺简单、成本低廉、适合大规模工业化生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感技术领域，尤其涉及一种加速度传感器及加速度测量装置。
背景技术
在现实生活或工业制造中，加速度传感器是使用最为广泛的传感器之一。现有技术根据不同的使用要求，通常采用压电式、压阻式、电容式和伺服式等形式的加速度传感器。
但是利用这些技术制作的传感器均需要使用电源进行驱动，并且往往需要使用特殊材料或部件，例如压电材料、压阻材料、陀螺仪等，这导致现有的加速度传感器成本较高并且结构复杂；并且现有的加速度传感器精度固定，在应用到各种不同领域时，无法根据需要调节精度，使得其应用场景受到了一定的限制；此外，现有的加速度传感器大多仅能测量瞬时加速度或平均加速度，而对于可变加速度或任意两时刻间的加速度的大小不能进行准确测量和计算。
因此，现有技术中缺少一种能够根据用户的需求，测量任意时段内的加速度，还能够通过调整镂空和栅格的宽度，来满足用户对测量加速度的精度要求，且不需要外界电源供电、结构及制作工艺简单，成本低廉、适合大规模工业化生产的加速度传感器及加速度测量装置。
实用新型内容
本实用新型的实用新型目的是针对现有技术的缺陷，提供一种能够根据用户的需求，测量任意时段内的加速度，还能够通过调整镂空和栅格的宽度，来满足用户对测量加速度的精度要求，且不需要外界电源供电、结构及制作工艺简单，成本低廉、适合大规模工业化生产的加速度传感器及加速度测量装置。
根据本实用新型一方面，提供了一种加速度传感器，包括：第一结构层和第二结构层；其中，第一结构层与第二结构层相对设置，第一结构层与第二结构层之间形成起电界面，第一结构层和第二结构层均包括作为起电界面的层结构；第一结构层和第二结构层中的任一者或两者中作为起电界面的层结构至少包括具有镂空栅格结构的层结构；第一结构层和第二结构层中的任一者或两者中至少包括作为输出电极的层结构；当第一结构层以施加速度相对于第二结构层运动或者第二结构层以施加速度相对于第一结构层运动时，第一结构层与第二结构层之间产生的电信号由第一结构层和第二结构层中包括的作为输出电极的层结构输出。
根据本实用新型另一方面，提供了一种加速度测量装置，包括：上述加速度传感器，以及信号处理分析模块；其中，信号处理分析模块与加速度传感器中的输出电极的层结构相连，用于处理分析输出电极的层结构输出的电信号，并根据处理分析后的电信号分析计算待测加速度。
本实用新型提供的加速度传感器及加速度测量装置，使第一结构层和/或第二结构层包括具有镂空栅格结构的层结构，并通过两个结构层之间的运动使具有镂空栅格结构的层结构摩擦或感应产生的电荷发生周期性的变化，从而使作为输出电极的层结构输出周期性的电信号，进而根据该周期性的电信号分析计算得到待测加速度。本实用新型提供的加速度传感器及加速度测量装置，不仅能够根据用户的需求，测量任意时段内的加速度，还能够通过调整镂空和栅格的宽度，来满足用户对测量加速度的精度要求。此外，本实用新型提供的加速度传感器及加速度测量装置，不需要外界电源供电、结构及制作工艺简单、成本低廉、适合大规模工业化生产。
附图说明
图1a为本实用新型提供的加速度传感器的示例一的一结构示意图；
图1b为本实用新型提供的加速度传感器的示例一的另一结构示意图；
图1c为本实用新型提供的加速度传感器的示例一的另一爆炸结构示意图；
图2为本实用新型提供的加速度传感器的示例二的一结构示意图；
图3为本实用新型提供的加速度传感器的示例三的一结构示意图；
图4为本实用新型提供的加速度传感器的示例四的一结构示意图；
图5为在本实用新型图1提供的加速度传感器的基础上在具有镂空栅格结构的层结构中的镂空区域中设置至少一个复合起电部件的结构示意图；
图6a为本实用新型提供的加速度测量装置的一模块结构示意图；
图6b为本实用新型提供的加速度测量装置中的信号预处理模块的一模块结构示意图；
图6c为本实用新型提供的加速度测量装置的另一模块结构示意图；
图7a为本实用新型提供的加速度传感器的一结构示意图；
图7b为本实用新型提供的加速度传感器的工作原理的初始状态示意图；
图7c为本实用新型提供的加速度传感器的工作原理的第二状态示意图；
图7d为本实用新型提供的加速度传感器的工作原理的第三状态示意图；
图7e为本实用新型提供的加速度传感器的工作原理的第四状态示意图；
图7f为本实用新型提供的加速度传感器的工作原理的第五状态示意图；
图8为本实用新型提供的加速度传感器的具体实施例的一结构示意图；
图9为本实用新型提供的加速度传感器的实施例一的电信号测试图；
图10为本实用新型提供的加速度传感器的实施例一的输出电压和时间关系示意图。
具体实施方式
为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，下面将结合附图，对本实用新型技术方案的实施进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于此。
本实用新型提供了一种加速度传感器，包括：第一结构层和第二结构层。其中，第一结构层与第二结构层相对设置，第一结构层与第二结构层之间形成起电界面，第一结构层和第二结构层均包括作为起电界面的层结构；第一结构层和第二结构层中的任一者或两者中作为起电界面的层结构至少包括具有镂空栅格结构的层结构；第一结构层和第二结构层中的任一者或两者至少包括作为输出电极的层结构；当第一结构层以施加速度相对于第二结构层运动或者第二结构层以施加速度相对于第一结构层运动时，第一结构层与第二结构层之间产生的电信号由第一结构层和第二结构层中包括的输出电极的层结构输出。
为了使本领域技术人员更为清楚地理解本实用新型的加速度传感器，下面通过示例一至示例四，结合图1a至图5对本实用新型的加速度传感器的具体结构进行详细介绍。需要说明的是，示例仅是说明性的，而不能理解为对本实用新型的限制。
示例一
图1a为本实用新型提供的加速度传感器的示例一的一结构示意图。如图1a所示，该加速度传感器包括第一结构层10和第二结构层20。
第一结构层10包括第一电极层11，第二结构层20包括第二高分子聚合物绝缘层22。第一电极层11为第一结构层10中作为输出电极的层结构，且同时为第一结构层10中作为起电界面的层结构；第二高分子聚合物绝缘层22为第二结构层20中作为起电界面的层结构；第一电极层11与第二高分子聚合物绝缘层22相对设置，第一电极层11与第二高分子聚合物绝缘层22之间形成起电界面；第二高分子聚合物绝缘层22包括具有镂空栅格结构的层结构。
可选地，示例一中的加速度传感器除了如图1a所示的仅使第二高分子聚合物绝缘层22包括具有镂空栅格结构的层结构外，也可以仅使第一电极层11包括具有镂空栅格结构的层结构，还可以使第一电极层11和第二高分子聚合物绝缘层22同时包括具有镂空栅格结构的层结构，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。
在示例一中，第一电极层11和第二高分子聚合物绝缘层22的运动方式有两种。第一种运动方式是：第一电极层11固定不动，第二高分子聚合物绝缘层22以施加速度相对于第一电极层11运动；第二种运动方式是：第二高分子聚合物绝缘层22固定不动，第一电极层11以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22运动。本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择运动方式，此处不作限定。
当第一电极层11以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22运动或者第二高分子聚合物绝缘层22以施加速度相对于第一电极层11运动时，第一电极层11与第二高分子聚合物绝缘层22之间产生的电信号由第一电极层11输出。
在示例一中，由于只有一个第一电极层11作为输出电极使用，因此，在使用的过程中，需要在外电路中选取任意一个电势点(如零电势点)作为另一个输出电极使用，从而使外电路形成有电压或者电压和电流。
如图1a至图1c所示，示例一中的加速度传感器还可进一步包括：固定移动基板100。其中，第二高分子聚合物绝缘层22(即第二结构层20)设置于固定移动基板100上，第一电极层11(即第一结构层10)通过与固定移动基板100滑动连接以在第二高分子聚合物绝缘层22(即第二结构层20)上运动。
应当理解的是，图1b和图1c所示的加速度传感器是在第一结构层10以施加速度相对于第二结构层20运动时，第一结构层10和第二结构层20在固定移动基板100上的设置方式，而当第二结构层20以施加速度相对于第一结构层10运动时，第一电极层11(即第一结构层10)设置于固定移动基板100上，第二高分子聚合物绝缘层22(即第二结构层20)通过与固定移动基板100滑动连接以在第一电极层11(即第一结构层10)上运动。
进一步地，如图1b和图1c所示，示例一中的固定移动基板100可包括：至少一个导轨槽31和基板32。其中，至少一个导轨槽31位于第二高分子聚合物绝缘层22(即第二结构层20)的侧边方向的基板32上，第一电极层11(即第一结构层10)通过至少一个导轨槽31与基板32滑动连接以在第二高分子聚合物绝缘层22(即第二结构层20)上运动。
应当理解的是，图1b和图1c所示的加速度传感器是在第一结构层10以施加速度相对于第二结构层20运动时，第一结构层10和第二结构层20在固定移动基板100上的设置方式，而当第二结构层20以施加速度相对于第一结构层10运动时，至少一个导轨槽31位于第一电极层11(即第一结构层10)的侧边方向的基板32上，第二高分子聚合物绝缘层22(即第二结构层20)通过至少一个导轨槽31与基板32滑动连接以在第一电极层11(即第一结构层10)上运动。
另外，如图1b和图1c所示，当固定移动基板100包括至少一个导轨槽31和基板32时，第一电极层11(即第一结构层10)还可包括：至少一个导轨40。其中，至少一个导轨40设置于至少一个导轨槽31中，使第一电极层11(即第一结构层10)与基板32(即固定移动基板100)滑动连接；且至少一个导轨40的形状、大小与至少一个导轨槽31的形状、大小相匹配。
应当理解的是，图1b和图1c所示的加速度传感器是在第一结构层10以施加速度相对于第二结构层20运动时，第一结构层10设置至少一个导轨40的方式，而当第二结构层20以施加速度相对于第一结构层10运动时，第二高分子聚合物绝缘层22(即第二结构层20)还可包括：至少一个导轨40。其中，至少一个导轨40设置于至少一个导轨槽31中，使第二高分子聚合物绝缘层22(即第二结构层20)与基板32(即固定移动基板100)滑动连接；且至少一个导轨40的形状、大小与至少一个导轨槽31的形状、大小相匹配。
应当注意的是，至少一个导轨槽31和至少一个导轨40的数量都可以为一个，也都可以为多个，本领域技术人员可以根据实际需要选择至少一个导轨槽31和至少一个导轨40的数量，此处不作限定。优选地，至少一个导轨槽31的数量为两个，至少一个导轨40的数量与至少一个导轨槽31的数量相同也为两个。
进一步地，如图1b和图1c所示，示例一中的固定移动基板100还可包括：结构层固定部33。其中，结构层固定部33设置于固定移动基板100上，用于将第二高分子聚合物绝缘层22(即第二结构层20)固定于固定移动基板100上。具体地，在固定移动基板100包括至少一个导轨槽31和基板32时，结构层固定部33设置于基板32(即固定移动基板100)上，用于将第二高分子聚合物绝缘层22(即第二结构层20)固定于基板32(即固定移动基板100)上。
应当理解的是，图1b和图1c所示的加速度传感器是在第一结构层10以施加速度相对于第二结构层20运动时，第二结构层20在固定移动基板100上的设置方式，而当第二结构层20以施加速度相对于第一结构层10运动时，结构层固定部33设置于固定移动基板100上，用于将第一电极层11(即第一结构层10)固定于固定移动基板100上。具体地，在固定移动基板100包括至少一个导轨槽31和基板32时，结构层固定部33设置于基板32(即固定移动基板100)上，用于将第一电极层11(即第一结构层10)固定于基板32(即固定移动基板100)上。
可选地，示例一中的加速度传感器还包括：往复模块(图中未示出)；往复模块与第一电极层11(即第一结构层10)或者第二高分子聚合物绝缘层22(即第二结构层20)相连，用于在第一电极层11(即第一结构层10)以施加速度相对于第二结构层20运动后，控制第一电极层11(即第一结构层10)运动恢复至起始位置，或者在第二高分子聚合物绝缘层22(即第二结构层20)以施加速度相对于第一电极层11(即第一结构层10)运动后，控制第二高分子聚合物绝缘层22(即第二结构层20)运动恢复至起始位置。
示例二
图2为本实用新型提供的加速度传感器的示例二的一结构示意图。如图2所示，该加速度传感器包括第一结构层10和第二结构层20。
第一结构层10包括第一电极层11，第二结构层20包括第二电极层21和第二高分子聚合物绝缘层22。第一电极层11为第一结构层10中作为输出电极的层结构，且同时为第一结构层10中作为起电界面的层结构；第二电极层21设置于第二高分子聚合物绝缘层22远离第一电极层11的一侧表面上，第二电极层21为第二结构层20中作为输出电极的层结构；第二高分子聚合物绝缘层22为第二结构层20中作为起电界面的层结构；第一电极层11与第二高分子聚合物绝缘层22之间形成起电界面；第二高分子聚合物绝缘层22包括具有镂空栅格结构的层结构。
可选地，示例二中的加速度传感器除了如图2所示的仅使第二高分子聚合物绝缘层22包括具有镂空栅格结构的层结构外，也可以仅使第一电极层11包括具有镂空栅格结构的层结构，还可以使第一电极层11和第二高分子聚合物绝缘层22同时包括具有镂空栅格结构的层结构，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。
在示例二中，第一电极层11和第二电极层21及第二高分子聚合物绝缘层22的运动方式有两种。第一种运动方式是：第一电极层11固定不动，第二电极层21和第二高分子聚合物绝缘层22以施加速度相对于第一电极层11运动；第二种运动方式是：第二电极层21和第二高分子聚合物绝缘层22固定不动，第一电极层11以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极层21运动。本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择运动方式，此处不作限定。
当第一电极层11以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极层21运动或者第二电极层21和第二高分子聚合物绝缘层22以施加速度相对于第一电极层11运动时，第一电极层11与第二高分子聚合物绝缘层22之间产生的电信号由电一电极层11和/或第二电极层21输出。
应当注意的是，第一电极层11与第二高分子聚合物绝缘层22之间产生的电信号的输出方式有三种。第一种输出方式是：只有一个第一电极层11作为输出电极使用，此时，在使用的过程中，需要在外电路中选取任意一个电势点(如零电势点)作为另一个输出电极使用，从而使外电路形成有电压或者电压和电流；第二种输出方式是：只有一个第二电极层21作为输出电极使用，此时，在使用的过程中，需要在外电路中选取任意一个电势点(如零电势点)作为另一个输出电极使用，从而使外电路形成有电压或者电压和电流；第三种输出方式是：第一电极层11和第二电极层21都作为输出电极使用，此时，在使用的过程中，直接将第一电极层11和第二电极层21与外电路相连，从而在外电路形成有电压或者电压和电流。
此外，示例二中的加速度传感器也可包括固定移动基板、固定移动基板上设置的至少一个导轨槽和基板及结构层固定部、第一结构层10或第二结构层20上设置的至少一个导轨、往复模块中的任意一种或多种，对示例二中的加速度传感器可包括的固定移动基板，固定移动基板上设置的至少一个导轨槽和基板及结构层固定部、第一结构层10或第二结构层20上设置的至少一个导轨、往复模块的描述与示例一中对固定移动基板100，固定移动基板100上设置的至少一个导轨槽31和基板32及结构层固定部33、第一结构层10或第二结构层20上设置的至少一个导轨40、往复模块的描述相似，只需将示例一中的第一结构层10和第二结构层20替换成示例二中的第一结构层10和第二结构层20包括的层结构即为对示例二中的加速度传感器可包括的固定移动基板，固定移动基板上设置的至少一个导轨槽和基板及结构层固定部、第一结构层10或第二结构层20上设置的至少一个导轨、往复模块的描述，此处不再赘述。
示例三
图3为本实用新型提供的加速度传感器的示例三的一结构示意图。如图3所示，该加速度传感器包括第一结构层10和第二结构层20。
第一结构层10包括第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12，第二结构层20包括第二高分子聚合物绝缘层22。第一电极层11设置于第一高分子聚合物绝缘层12远离第二高分子聚合物绝缘层22的一侧表面上，第一电极层11为第一结构层10中作为输出电极的层结构；第一高分子聚合物绝缘层12为第一结构层10中作为起电界面的层结构；第二高分子聚合物绝缘层22为第二结构层20中作为起电界面的层结构；第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层22之间形成起电界面；第二高分子聚合物绝缘层22包括具有镂空栅格结构的层结构。
可选地，示例三中的加速度传感器除了如图3所示的仅使第二高分子聚合物绝缘层22包括具有镂空栅格结构的层结构外，也可以仅使第一高分子聚合物绝缘层12包括具有镂空栅格结构的层结构，还可以使第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层22同时包括具有镂空栅格结构的层结构，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。
在示例三中，第一电极层11及第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层22的运动方式有两种。第一种运动方式是：第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12固定不动，第二高分子聚合物绝缘层22以施加速度相对于第一高分子聚合物绝缘层12和第一电极层11运动；第二种运动方式是：第二高分子聚合物绝缘层22固定不动，第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22运动。本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择运动方式，此处不作限定。
当第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22运动或者第二高分子聚合物绝缘层22以施加速度相对于第一高分子聚合物绝缘层12和第一电极层11运动时，第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层22之间产生的电信号由第一电极层11输出。
应当注意的是，在示例三中，由于只有一个第一电极层11作为输出电极使用，因此，在使用过程中，需要在外电路中选取任意一个电势点(如零电势点)作为另一个输出电极使用，从而使外电路形成有电压或者电压和电流。
此外，示例三中的加速度传感器也可包括固定移动基板、固定移动基板上设置的至少一个导轨槽和基板及结构层固定部、第一结构层10或第二结构层20上设置的至少一个导轨、往复模块中的任意一种或多种，对示例三中的加速度传感器可包括的固定移动基板，固定移动基板上设置的至少一个导轨槽和基板及结构层固定部、第一结构层10或第二结构层20上设置的至少一个导轨、往复模块的描述与示例一中对固定移动基板100，固定移动基板100上设置的至少一个导轨槽31和基板32及结构层固定部33、第一结构层10或第二结构层20上设置的至少一个导轨40、往复模块的描述相似，只需将示例一中的第一结构层10和第二结构层20替换成示例三中的第一结构层10和第二结构层20包括的层结构即为对示例三中的加速度传感器可包括的固定移动基板，固定移动基板上设置的至少一个导轨槽和基板及结构层固定部、第一结构层10或第二结构层20上设置的至少一个导轨、往复模块的描述，此处不再赘述。
示例四
图4为本实用新型提供的加速度传感器的示例四的一结构示意图。如图4所示，该加速度传感器包括第一结构层10和第二结构层20。
第一结构层10包括第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12，第二结构层20包括第二电极层21和第二高分子聚合物绝缘层22。第一电极层11设置于第一高分子聚合物绝缘层12远离第二高分子聚合物绝缘层22的一侧表面上，第一电极层11为第一结构层10中作为输出电极的层结构；第一高分子聚合物绝缘层12为第一结构层10中作为起电界面的层结构；第二电极层21设置于第二高分子聚合物绝缘层22远离第一高分子聚合物绝缘层12的一侧表面上，第二电极层21为第二结构层20中作为输出电极的层结构；第二高分子聚合物绝缘层22为第二结构层20中作为起电界面的层结构；第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层22之间形成起电界面；第二高分子聚合物绝缘层22包括具有镂空栅格结构的层结构。
可选地，示例四中的加速度传感器除了如图4所示的仅使第二高分子聚合物绝缘层22包括具有镂空栅格结构的层结构外，也可以仅使第一高分子聚合物绝缘层12包括具有镂空栅格结构的层结构，还可以使第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层22同时包括具有镂空栅格结构的层结构，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。
在示例四中，第一电极层11及第一高分子聚合物绝缘层12和第二电极层21及第二高分子聚合物绝缘层22的运动方式有两种。第一种运动方式是：第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12固定不动，第二电极层21和第二高分子聚合物绝缘层22以施加速度相对于第一高分子聚合物绝缘层12和第一电极层11运动；第二种运动方式是：第二电极层21和第二高分子聚合物绝缘层22固定不动，第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极层21运动。本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择运动方式，此处不作限定。
当第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极层21运动或者第二电极层21和第二高分子聚合物绝缘层22以施加速度相对于第一高分子聚合物绝缘层12和第一电极层11相对运动时，第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层22之间产生的电信号由电一电极层11和/或第二电极层21输出。
应当注意的是，第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层22之间产生的电信号的输出方式有三种。第一种输出方式是：只有一个第一电极层11作为输出电极使用，此时，在使用的过程中，需要在外电路中选取任意一个电势点(如零电势点)作为另一个输出电极使用，从而使外电路形成有电压或者电压和电流；第二种输出方式是：只有一个第二电极层21作为输出电极使用，此时，在使用的过程中，需要在外电路中选取任意一个电势点(如零电势点)作为另一个输出电极使用，从而使外电路形成有电压或者电压和电流；第三种输出方式是：第一电极层11和第二电极层21都作为输出电极使用，此时，在使用的过程中，直接将第一电极层11和第二电极层21与外电路相连，从而在外电路形成有电压或者电压和电流。
此外，示例四中的加速度传感器也可包括固定移动基板、固定移动基板上设置的至少一个导轨槽和基板及结构层固定部、第一结构层10或第二结构层20上设置的至少一个导轨、往复模块中的任意一种或多种，对示例四中的加速度传感器可包括的固定移动基板，固定移动基板上设置的至少一个导轨槽和基板及结构层固定部、第一结构层10或第二结构层20上设置的至少一个导轨、往复模块的描述与示例一中对固定移动基板100，固定移动基板100上设置的至少一个导轨槽31和基板32及结构层固定部33、第一结构层10或第二结构层20上设置的至少一个导轨40、往复模块的描述相似，只需将示例一中的第一结构层10和第二结构层20替换成示例四中的第一结构层10和第二结构层20包括的层结构即为对示例四中的加速度传感器可包括的固定移动基板，固定移动基板上设置的至少一个导轨槽和基板及结构层固定部、第一结构层10或第二结构层20上设置的至少一个导轨、往复模块的描述，此处不再赘述。
在上述各个示例中，第一结构层10中作为起电界面的层结构与第二结构层20中作为起电界面的层结构之间可以相互接触，也可以具有起电间隙，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。但是，应当注意的是，第一结构层10与第二结构层20之间具有的起电间隙必须保证第一结构层10和第二结构层20能够感应产生电信号，并且根据第一结构层10和第二结构层20选择材料的不同，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择起电间隙的大小，此处不作限定。
在第一结构层10中作为起电界面的层结构与第二结构层20中作为起电界面的层结构之间相互接触的情况下，当第一结构层10以施加速度相对于第二结构层20运动或者第二结构层20以施加速度相对于第一结构层10运动时，第一结构层10中作为起电界面的层结构与第二结构层20中作为起电界面的层结构之间通过接触摩擦产生电信号，该电信号由第一结构层10和第二结构层20中包括的作为输出电极的层结构输出。
另外，在该种情况下，为了提高接触摩擦产生的电信号的强度，还可以在相互接触的两个层结构中的至少一个层结构的表面上设置有凸起阵列结构，本实用新型中的凸起阵列结构采用现有技术中的凸起阵列结构，且对凸起阵列结构中包含的凹陷和凸起的种类、数量不作限定，本领域技术人员可以灵活设置凸起阵列结构中所包含的凹陷和凸起的种类和数量，此处不作限定。例如：凸起阵列结构为多个凸点按照长方形或菱形排列构成，或者为多个带状结构按照几何排列设置在至少一个表面的两侧、四角、四周边缘或整个表面上。其中，凸点形状可以为圆柱形、四棱柱形或四棱锥形等；带状结构可以按照井字、叉字、斑马线型、十字或口字的形状阵列排列。
在第一结构层10中作为起电界面的层结构与第二结构层20中作为起电界面的层结构之间具有起电间隙的情况下，当第一结构层10以施加速度相对于第二结构层20运动或者第二结构层20以施加速度相对于第一结构层10运动时，第一结构层10中作为起电界面的层结构与第二结构层20中作为起电界面的层结构之间通过感应产生电信号，该电信号由第一结构层10和第二结构层20中包括的作为输出电极的层结构输出。
可选地，在本实用新型中，具有镂空栅格结构的层结构还包括：至少一个复合起电部件。其中，至少一个复合起电部件对应设置在具有镂空栅格结构的层结构的镂空区域中，每个复合起电部件的形状、大小与其对应设置的具有镂空栅格结构的层结构中的镂空区域的形状、大小相匹配，且至少一个复合起电部件与具有镂空栅格结构的层结构材料不同。具体地，如图5所示，在具有镂空栅格结构的层结构的镂空区域中设置有至少一个复合起电部件30，每个复合起电部件30的形状、大小与其对应设置的具有镂空栅格结构的层结构中的镂空区域的形状、大小相匹配，且至少一个复合起电部件30与具有镂空栅格结构的层结构材料不同。
应当理解的是，图5是在图1a所示的加速度传感器的基础上，在第二高分子聚合物绝缘层22包括的具有镂空栅格结构的层结构的镂空区域中设置至少一个复合起电部件30，当然，本领域技术人员也可以根据实际需要在第一结构层10和第二结构层20包括有具有镂空栅格结构的层结构的镂空区域中设置至少一个复合起电部件30，此处不作限定。例如，可以在图2至图4所示的任一加速度传感器的基础上，在第二高分子聚合物绝缘层22包括的具有镂空栅格结构的层结构的镂空区域中设置至少一个复合起电部件30，本实用新型中其他设置有至少一个复合起电部件30的加速传感器的结构以此类推，此处不再赘述。
其中，至少一个复合起电部件30的数量可以为一个，也可以为多个，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。当至少一个复合起电部件30的数量为一个时，具有镂空栅格结构的层结构中的镂空区域的数量应大于或者等于至少一个复合起电部件30的数量。当至少一个复合起电部件30的数量为多个时，至少一个复合起电部件30的数量应小于或者等于具有镂空栅格结构的层结构中的镂空区域的数量，具体地，当复合起电部件30的数量小于具有镂空栅格结构的层结构中的镂空区域的数量时，具有镂空栅格结构的层结构的一个镂空区域中设置有一个复合起电部件30，且每个复合起电部件30可选择其设置的具有镂空栅格结构的层结构中的任意一个镂空区域进行设置；当复合起电部件30的数量与具有镂空栅格结构的层结构中的镂空区域的数量相等时，复合起电部件30与具有镂空栅格结构的层结构中的镂空区域一一对应设置。
可选地，本实用新型中的第一电极层11和/或第二电极层21的材料可以为非金属导电材料或者金属导电材料；其中，非金属导电材料可以是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜；金属导电材料可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒、铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。另外，第一电极层11的材料可以和第二电极层21的材料相同，也可以不同，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。在一种可选具体实施方式中，第一电极层11的材料为铜，第二电极层21的材料为铝。
可选地，本实用新型中的第一高分子聚合物绝缘层12、第二高分子聚合物绝缘层22和/或至少一个复合起电部件30的材料可以选自聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、苯胺甲醛树脂、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚乙二醇丁二酸酯、纤维素、纤维素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、纤维(再生)海绵、聚氨酯弹性体、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、人造纤维、聚甲基，甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇、聚酯、聚异丁烯、聚氨酯柔性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、甲醛苯酚、氯丁橡胶、丁二烯丙烯共聚物、天然橡胶、聚丙烯腈、丙烯腈氯乙烯和聚乙烯丙二酚碳酸盐中的任意一种。
第一高分子聚合物绝缘层12的材料可以和第二高分子聚合物绝缘层22的材料相同，也可以不同，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。优选地，为了提高产生电信号的强度，第一高分子聚合物绝缘层12的材料和第二高分子聚合物绝缘层22的材料不同；更为优选地，第一高分子聚合物绝缘层12的材料和第二高分子聚合物绝缘层22的材料在摩擦电极序中的极性有较大的差异，以提高产生电信号的强度。在一种可选具体实施方式中，第一高分子聚合物绝缘层12的材料为聚偏氟乙烯，第二高分子聚合物绝缘层22的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
其中，本领域技术人员可以根据实际需要选择固定移动基板、固定移动基板上设置的至少一个导轨槽和基板及结构层固定部、第一结构层10或第二结构层20上设置的至少一个导轨的材料，此处不作限定。例如：固定移动基板可以为亚克力板。
为了更准确地测量加速度，也为了使计算方法更加简单，优选本实用新型的具有镂空栅格结构的层结构中的每个镂空区域与每个栅格区域的宽度都相等。在一种更优选地的实施方式中，本实用新型的具有镂空栅格结构的层结构中的每个镂空区域与每个栅格区域的宽度和运动的层结构(第一结构层10或第二结构层20)的长度都相等，本领域技术人员还可以根据实际需要选择本实用新型中的具有镂空栅格结构的层结构中的镂空区域的数量，此处不作限定。
图6a为本实用新型提供的加速度测量装置的一模块结构示意图。如图6a所示，本实用新型还提供了一种加速度测量装置，包括：加速度传感器50和信号处理分析模块51；其中，加速度传感器50为上述各个示例中的加速度传感器；信号处理分析模块51与加速度传感器50的输出电极的层结构相连，用于处理分析加速度传感器50的输出电极的层结构输出的电信号，并根据处理分析后的电信号分析计算待测加速度。
可选地，如图6a所示，信号处理分析模块51包括：信号预处理模块52和中央控制模块53。其中，信号预处理模块52与加速度传感器50的输出电极的层结构相连，用于对加速度传感器50的输出电极的层结构输出的电信号进行预处理；中央控制模块53与信号预处理模块52相连，用于根据信号预处理模块52输出的电信号，分析计算待测加速度。
可选地，如图6a和6b所示，信号预处理模块52进一步包括：整流模块521、放大模块522、滤波模块523和模数转换模块524。其中，整流模块521与加速度传感器50的输出电极的层结构相连，用于对加速度传感器50的输出电极的层结构输出的电信号进行整流处理；放大模块522与整流模块521相连，用于放大整流模块521输出的电信号；滤波模块523与放大模块522相连，用于滤除放大模块522输出的电信号中的干扰杂波；模数转换模块524与滤波模块523相连，用于将滤波模块523输出的模拟电信号转换成数字电信号，并将其输出至中央控制模块53。
应当注意的是，上述整流模块521、放大模块522、滤波模块523和模数转换模块524为可选模块，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。例如：如无需进行整流处理，则可以省去整流模块521，将加速度传感器50的输出电极的层结构直接和放大模块522相连，以此类推，此处不再赘述。
可选地，如图6c所示，本实用新型提供的加速度测量装置还进一步包括：报警模块54。其中，报警模块54与中央控制模块53相连，用于根据中央控制模块53发送的报警控制信号进行报警；此时，中央控制模块53还用于根据分析计算得到的待测加速度生成报警控制信号。
其中，中央控制模块53根据分析计算得到的待测加速度生成报警控制信号的方式如下所述：本领域技术人员可以在中央控制模块53中设置一预设加速度阈值，当中央控制模块53分析计算得到的待测加速度的大小大于或者等于预设加速度阈值时，生成报警控制信号，并将其输出至报警模块54；反之，当待测加速度的大小小于预设加速度阈值时，中央控制模块53不产生报警控制信号。本领域技术人员可以根据实际需要设置预设加速度阈值以及其他判断条件，此处不作限定。
可选地，报警模块54采用现有技术中的声音报警模块和/或灯光报警模块，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不作限定。
其中，本实用新型提供的加速度测量装置中的中央控制模块53分析计算待测加速度的具体方法如下所述：
在中央控制模块53中预先设置具有镂空栅格结构的层结构中的每个镂空区域和每个栅格区域的宽度都为预设宽度，计算相邻的镂空区域和栅格区域的宽度之和，并将此宽度之和作为一个周期的运动距离；
根据信号预处理模块52输出的电信号，分析计算得到每个周期经过的时间；
将一个周期的运动距离与每个周期经过的时间带入速度公式v＝s/t，分析计算得到各个周期内的平均速度，其中，v为一个周期内的平均速度，s为一个周期的运动距离，t为一个周期经过的时间；
根据待测加速度找出其对应的初平均速度周期和末平均速度周期，并得到初平均速度周期和末平均速度周期分别对应的平均速度；
根据分析计算得到的每个周期经过的时间，计算初平均速度周期至末平均速度周期经过的时间；
将初平均速度周期对应的平均速度、末平均速度周期对应的平均速度以及从初平均速度周期至末平均速度周期经过的时间对应带入加速度公式a＝(vt-v0)/t’，分析计算得到待测加速度，其中，a为待测加速度，vt为末平均速度周期对应的平均速度，v0为初平均速度周期对应的平均速度，t’为初平均速度周期至末平均速度周期经过的时间。
为了使本领域技术人员更为清楚地理解本实用新型的加速度传感器及加速度测量装置中的加速传感器产生周期性的电信号的工作原理，下面通过图7a至图7f所示的加速度传感器对本实用新型的加速度传感器及加速度测量装置进行详细介绍。需要说明的是，实施例仅是说明性的，而不能理解为对本实用新型的限制。
图7a为本实用新型提供的加速度传感器的一结构示意图。如图7a所示，第一结构层10包括第一高分子聚合物绝缘层12，第二结构层20包括第二电极层21和第二高分子聚合物绝缘层22；第一高分子聚合物绝缘层12为第一结构层10中作为起电界面的层结构；第二电极层21设置于第二高分子聚合物绝缘层22远离第一高分子聚合物绝缘层12的一侧表面上，第二电极层21为第二结构层20中作为输出电极的层结构；第二高分子聚合物绝缘层22为第二结构层20中作为起电界面的层结构；第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层22之间具有起电间隙，第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层22之间形成起电界面；第二高分子聚合物绝缘层22具有镂空栅格结构。
其中，第一高分子聚合物绝缘层12的长度为L，第二电极层21和第二高分子聚合物绝缘层22的长度都为6L，第二高分子聚合物绝缘层22具有的镂空栅格结构的层结构中的每个镂空区域与每个栅格区域的宽度都等于L；第二电极层21和第二高分子聚合物绝缘层22固定不动，第一高分子聚合物绝缘层12以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极层21运动；将第二电极层21(即Vout端)通过负载R接地，第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层22之间产生的电信号由第二电极层21输出。
根据图7a所示的加速度传感器，以第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层22感应后，第一高分子聚合物绝缘层12形成起电界面的一侧表面带负电荷，而第二高分子聚合物绝缘层22形成起电界面的一侧表面带正电荷为例，其产生周期性的电信号的工作原理如下：
图7b为本实用新型提供的加速度传感器的工作原理的初始状态示意图。如图7b所示，第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层22的第一个栅格区域完全对齐，第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层22的第一个栅格区域之间形成起电界面。由于第一高分子聚合物绝缘层12的材料和第二高分子聚合物绝缘层22的材料在摩擦电极序中的极性存在差异，根据电荷感应原理和电荷平衡原理，第一高分子聚合物绝缘层12形成起电界面的一侧表面带负电荷，第二高分子聚合物绝缘层22形成起电界面的一侧表面和其设置有第二电极层21的一侧表面分别对应带有正电荷和负电荷，第二电极层21表面带有正电荷，且上述表面所带有的正负电荷的数量都相等。应当注意的是，由于图7b所示的加速度传感器处于电荷平衡状态，虽然其表面带有正负电荷，但是，从宏观测量的角度来看，在该初始状态是没有电信号输出的，即电信号的大小为0，也就是说，第二电极层21通过负载R接地形成的外电路中没有电信号。
图7c为本实用新型提供的加速度传感器的工作原理的第二状态示意图。如图7c所示，当第一高分子聚合物绝缘层12以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极层21从运动距离为0(不包括0)运动到L(不包括L)时，第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层22的第一个栅格区域相对的区域逐渐减小，在该过程中，根据电荷感应原理和电荷平衡原理，负电荷(即电子)从外电路的接地端通过负载R流向第二电极层21，也就是说，在第二电极层21与接地端之间有正向电信号输出。并且该正向电信号首先会逐渐增大，在第一高分子聚合物绝缘层12运动到L/2时，该正向电信号达到正向最大峰值，然后在第一高分子聚合物绝缘层12从L/2运动到L时，该正向电信号从正向最大峰值逐渐减小，而对第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层22的第一个栅格区域相对的区域的描述与图7b的描述的不同之处在于表面感应出的正负电荷会逐渐减少，其他描述均可参照图7b的描述，此处不再赘述。
图7d为本实用新型提供的加速度传感器的工作原理的第三状态示意图。如图7d所示，当第一高分子聚合物绝缘层12以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极层21的运动距离等于L时，第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层22的第一个栅格区域完全错开(即垂直投影无重叠区域)，而与第二高分子聚合物绝缘层22的第一个镂空区域完全对齐，此时，形成起电界面的两个表面以及其他表面无感应电荷产生，也就是说，第二电极层21与接地端没有电信号输出。
图7e为本实用新型提供的加速度传感器的工作原理的第四状态示意图。如图7e所示，当第一高分子聚合物绝缘层12以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极层21从运动距离为L(不包括L)运动到2L(不包括2L)时，第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层22的第二个栅格区域相对的区域逐渐增大，在该过程中，根据电荷感应原理和电荷平衡原理，负电荷(即电子)从第二电极层21通过负载R流向外电路的接地端，也就是说，在第二电极层21与接地端之间有负向电信号输出。并且该负向电信号首先会逐渐增大，在第一高分子聚合物绝缘层12运动到3L/2时，该负向电信号达到负向最大峰值，然后在第一高分子聚合物绝缘层12从3L/2运动到2L时，该负向电信号从负向最大峰值逐渐减小，而对第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层22的第一个栅格区域相对的区域的描述与图7b的描述的不同之处在于表面感应出的正负电荷会逐渐增加，其他描述均可参照图7b的描述，此处不再赘述。
图7f为本实用新型提供的加速度传感器的工作原理的第五状态示意图。如图7f所示，当第一高分子聚合物绝缘层12以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极层21的运动距离等于2L时，第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层22的第二个栅格区域完全对齐，此时，形成起电界面的两个表面以及其他表面虽然感应出与图7b相同的正负电荷，但是，由于电荷平衡原理，第二电极层21通过负载R接地形成的外电路中没有电信号输出。
根据上述图7b至图7f的状态描述可知，第一高分子聚合物绝缘层12从初始状态共运动2L的运动距离，这一运动距离为一个周期。第一高分子聚合物绝缘层12相对于第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极层21继续运动的过程与上述过程相同，此处不再赘述。因此，第二电极层21与接地端之间会有周期性的电信号输出。
为了使本领域技术人员更为清楚地理解本实用新型的加速度传感器及加速度测量装置的具体使用方法，下面两个具体的实施例，对本实用新型的加速度传感器及加速度测量装置进行详细介绍。需要说明的是，实施例仅是说明性的，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面实施例一和实施例二中采用的加速度传感器为图8所示的加速度传感器，其与图7a所示的加速度传感器的不同之处仅在于还包括可作为输出电极的层结构的第一电极层11，但其产生周期性的电信号的工作原理与图7a至图7f所示的加速度传感器产生周期性的电信号的工作原理相同，因此，以下不再赘述图8所示的加速度传感器的结构及产生周期性的电信号的工作原理。
实施例一
在实施例一中，第一电极层11的材料为铝，第一高分子聚合物绝缘层12的材料为聚对苯二甲酸乙二酯(即PET)，第二电极层21的材料为铜，第二高分子聚合物绝缘层22的材料为聚偏氟乙烯(即PVDF)。第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12的长度都为L＝10mm，第二电极层21和第二高分子聚合物绝缘层22的长度都为6L＝60mm，第二高分子聚合物绝缘层22具有的镂空栅格结构的层结构中的每个镂空区域与每个栅格区域的宽度都等于L＝10mm。
将图8所示的加速度传感器中的第一电极层11和第二电极层21分别与数字示波器的负极和正极对应连接，并使第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极层21运动，经过测量得到如图9所示的测试图，再根据该测试图得到图10所示的输出的电压和时间关系示意图。其具体的分析计算过程如下所示：
根据图9和图10，分析计算得到每个周期经过的时间，在本实施例中，第一个周期经过的时间为T1＝t1-t0＝40ms，第二个周期经过的时间为T2＝t2-t1＝60ms，第三个周期经过的时间为T3＝t3-t2＝75ms。
将一个周期的运动距离与每个周期经过的时间带入速度公式v＝s/t，分析计算得到各个周期内的平均速度；在本实施例中，第一个周期内的平均速度为v1＝2L/T1＝2L/(t1-t0)＝20mm/40ms＝0.5m/s，第二个周期内的平均速度为v2＝2L/T2＝2L/(t2-t1)＝20mm/60ms＝0.33m/s，第三个周期内的平均速度为v3＝2L/T3＝2L/(t3-t2)＝20mm/75ms＝0.26m/s。
根据待测加速度找出其对应的初平均速度周期和末平均速度周期，并得到初平均速度周期和末平均速度周期分别对应的平均速度；在本实施例中，待测加速度对应的初平均速度周期和末平均速度周期分别为第一个周期和第二个周期。
根据分析计算得到的每个周期经过的时间，计算初平均速度周期至末平均速度周期经过的时间；在本实施例中，初平均速度周期至末平均速度周期经过的时间为T1+T2＝(t1-t0)+(t2-t1)＝40ms+60ms＝100ms。
将初平均速度周期对应的平均速度、末平均速度周期对应的平均速度以及从初平均速度周期至末平均速度周期经过的时间对应带入加速度公式a＝(vt-v0)/t’，分析计算得到待测加速度；在本实施例中，第一个周期到第二个周期的待测加速度为a1＝(v2-v1)/(T1+T2)＝(0.33m/s-0.5m/s)/100ms＝-1.7m/s2。
同理，若待测加速度对应的初平均速度周期和末平均速度周期分别为第二个周期和第三个周期，则第二个周期到第三个周期的待测加速度为a2＝(v3-v2)/(T2+T3)＝(0.26m/s-0.33m/s)/135ms＝-0.52m/s2。
实施例二
在实施例二中，第一电极层11的材料为铝，第一高分子聚合物绝缘层12的材料为聚对苯二甲酸乙二酯(即PET)，第二电极层21的材料为铜，第二高分子聚合物绝缘层22的材料为聚偏氟乙烯(即PVDF)。第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12的长度都为L＝10mm，第二电极层21和第二高分子聚合物绝缘层22的长度都为6L＝60mm，第二高分子聚合物绝缘层22具有的镂空栅格结构的层结构中的每个镂空区域与每个栅格区域的宽度都等于L＝10mm。
将图8所示的加速度传感器中的第一电极层11和第二电极层21分别与本实用新型的加速度测量装置中的信号处理分析模块51连接，即与信号预处理模块52和中央控制模块53连接，并使第一电极层11和第一高分子聚合物绝缘层12以施加速度相对于第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极层21运动。中央控制模块具体的分析计算过程如下所示：
在中央控制模块53中预先设置第二高分子聚合物绝缘层22的每个镂空区域和每个栅格区域的宽度都为预设宽度L＝10mm，计算相邻的镂空区域和栅格区域的宽度之和为2L＝20mm，并将2L作为一个周期的运动距离；
根据信号预处理模块52输出的电信号，分析计算得到每个周期经过的时间；在本实施例中，第一个周期经过的时间为T1＝t1-t0＝40ms，第二个周期经过的时间为T2＝t2-t1＝60ms，第三个周期经过的时间为T3＝t3-t2＝75ms。
将一个周期的运动距离与每个周期经过的时间带入速度公式v＝s/t，分析计算得到各个周期内的平均速度；在本实施例中，第一个周期内的平均速度为v1＝2L/T1＝2L/(t1-t0)＝20mm/40ms＝0.5m/s，第二个周期内的平均速度为v2＝2L/T2＝2L/(t2-t1)＝20mm/60ms＝0.33m/s，第三个周期内的平均速度为v3＝2L/T3＝2L/(t3-t2)＝20mm/75ms＝0.26m/s。
根据待测加速度找出其对应的初平均速度周期和末平均速度周期，并得到初平均速度周期和末平均速度周期分别对应的平均速度；在本实施例中，待测加速度对应的初平均速度周期和末平均速度周期分别为第一个周期和第三个周期。
根据分析计算得到的每个周期经过的时间，计算初平均速度周期至末平均速度周期经过的时间；在本实施例中，初平均速度周期至末平均速度周期经过的时间为T1+T2+T3＝＝(t1-t0)+(t2-t1)+(t3-t2)＝40ms+60ms+75＝175ms。
将初平均速度周期对应的平均速度、末平均速度周期对应的平均速度以及从初平均速度周期至末平均速度周期经过的时间对应带入加速度公式a＝(vt-v0)/t’，分析计算得到待测加速度；在本实施例中，第一个周期到第三个周期的待测加速度为a3＝(v3-v1)/(T1+T2+T3)＝(0.26m/s-0.5m/s)/175ms＝-1.37m/s2。
应当注意的是，根据极限原理，一个周期距离越短，各周期内的平均速度越接近瞬时速度，计算所得的待测加速度越精确。本领域技术人员可以根据需要调整L的大小，以计算获得符合精度需求的加速度，此处不作限定。
应当注意的是，上述各个实施例中的分析计算方法都可以用硬件来实现，例如：在中央控制模块53中预先设置第二高分子聚合物绝缘层22的每个镂空区域和每个栅格区域的宽度，就可以通过预先给定一个电信号来作为第二高分子聚合物绝缘层22的每个镂空区域和每个栅格区域的宽度进行分析计算。
本实用新型提供的加速度传感器及加速度测量装置，使第一结构层和/或第二结构层包括具有镂空栅格结构的层结构，并通过两个结构层之间的运动使具有镂空栅格结构的层结构摩擦或感应产生的电荷发生周期性的变化，从而使作为输出电极的层结构输出周期性的电信号，进而根据该周期性的电信号分析计算得到待测加速度。本实用新型提供的加速度传感器及加速度测量装置，不仅能够根据用户的需求，测量任意时段内的加速度，还能够通过调整镂空和栅格的宽度，来满足用户对测量加速度的精度要求。此外，本实用新型提供的加速度传感器及加速度测量装置，不需要外界电源供电、结构及制作工艺简单、成本低廉、适合大规模工业化生产。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
还可以理解的是，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (23)
1.一种加速度传感器，其特征在于，包括：第一结构层和第二结构层；其中，
所述第一结构层与所述第二结构层相对设置，所述第一结构层与所述第二结构层之间形成起电界面，所述第一结构层和所述第二结构层均包括作为所述起电界面的层结构；所述第一结构层和所述第二结构层中的任一者或两者中作为所述起电界面的层结构至少包括具有镂空栅格结构的层结构；所述第一结构层和所述第二结构层中的任一者或两者中至少包括作为输出电极的层结构；
当所述第一结构层以施加速度相对于所述第二结构层运动或者所述第二结构层以施加速度相对于所述第一结构层运动时，所述第一结构层与所述第二结构层之间产生的电信号由所述第一结构层和所述第二结构层中包括的作为所述输出电极的层结构输出。
2.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一结构层包括第一电极层；所述第二结构层包括第二高分子聚合物绝缘层；其中，
所述第一电极层为所述第一结构层中作为所述输出电极的层结构，且同时为所述第一结构层中作为所述起电界面的层结构；
所述第二高分子聚合物绝缘层为所述第二结构层中作为所述起电界面的层结构；
所述第一电极层与所述第二高分子聚合物绝缘层之间形成起电界面；所述第一电极层和所述第二高分子聚合物绝缘层中的任一者或两者至少包括具有镂空栅格结构的层结构；
当所述第一电极层以所述施加速度相对于所述第二高分子聚合物绝缘层运动或者所述第二高分子聚合物绝缘层以所述施加速度相对于所述第一电极层运动时，所述第一电极层与所述第二高分子聚合物绝缘层之间产生的电信号由所述第一电极层输出。
3.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一结构层包括第一电极层；所述第二结构层包括第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；其中，
所述第一电极层为所述第一结构层中作为所述输出电极的层结构，且同时为所述第一结构层中作为所述起电界面的层结构；
所述第二高分子聚合物绝缘层为所述第二结构层中作为所述起电界面的层结构；所述第二电极层设置于所述第二高分子聚合物绝缘层远离所述第一电极层的一侧表面上，所述第二电极层为所述第二结构层中作为所述输出电极的层结构；
所述第一电极层与所述第二高分子聚合物绝缘层之间形成起电界面；所述第一电极层和所述第二高分子聚合物绝缘层中的任一者或两者至少包括具有镂空栅格结构的层结构；
当所述第一电极层以所述施加速度相对于所述第二高分子聚合物绝缘层和所述第二电极层运动或者所述第二电极层和所述第二高分子聚合物绝缘层以所述施加速度相对于所述第一电极层运动时，所述第一电极层与所述第二高分子聚合物绝缘层之间产生的电信号由所述第一电极层和/或所述第二电极层输出。
4.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一结构层包括第一电极层和第一高分子聚合物绝缘层；所述第二结构层包括第二高分子聚合物绝缘层；其中，
所述第一电极层设置于所述第一高分子聚合物绝缘层远离所述第二高分子聚合物绝缘层的一侧表面上，所述第一电极层为所述第一结构层中作为所述输出电极的层结构；所述第一高分子聚合物绝缘层为所述第一结构层中作为所述起电界面的层结构；
所述第二高分子聚合物绝缘层为所述第二结构层中作为所述起电界面的层结构；所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二高分子聚合物绝缘层之间形成起电界面；
所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二高分子聚合物绝缘层中的任一者或两者至少包括具有镂空栅格结构的层结构；
当所述第一电极层和所述第一高分子聚合物绝缘层以所述施加速度相对于所述第二高分子聚合物绝缘层运动或者所述第二高分子聚合物绝缘层以所述施加速度相对于所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第一电极层运动时，所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二高分子聚合物绝缘层之间产生的电信号由所述第一电极层输出。
5.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一结构层包括第一电极层和第一高分子聚合物绝缘层；所述第二结构层包括第二高分子聚合物绝缘层和第二电极层；其中，
所述第一电极层设置于所述第一高分子聚合物绝缘层远离所述第二高分子聚合物绝缘层的一侧表面上，所述第一电极层为所述第一结构层中作为所述输出电极的层结构；所述第一高分子聚合物绝缘层为所述第一结构层中作为所述起电界面的层结构；
所述第二高分子聚合物绝缘层为所述第二结构层中作为所述起电界面的层结构；所述第二电极层设置于所述第二高分子聚合物绝缘层远离所述第一高分子聚合物绝缘层的一侧表面上，所述第二电极层为所述第二结构层中作为所述输出电极的层结构；
所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二高分子聚合物绝缘层之间形成起电界面；所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二高分子聚合物绝缘层中的任一者或两者至少包括具有镂空栅格结构的层结构；
当所述第一电极层和所述第一高分子聚合物绝缘层以所述施加速度相对于所述第二高分子聚合物绝缘层和所述第二电极层运动或者所述第二电极层和所述第二高分子聚合物绝缘层以所述施加速度相对于所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第一电极层运动时，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二高分子聚合物绝缘层之间产生的电信号由所述第一电极层和/或所述第二电极层输出。
6.根据权利要求1-5任一项所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一结构层中作为所述起电界面的层结构与所述第二结构层中作为所述起电界面的层结构相互接触；
或者，所述第一结构层中作为所述起电界面的层结构与所述第二结构层中作为所述起电界面的层结构之间具有起电间隙。
7.根据权利要求6所述的加速度传感器，其特征在于，所述相互接触的两个层结构中的至少一个层结构的表面上设置有凸起阵列结构。
8.根据权利要求1-5任一项所述的加速度传感器，其特征在于，所述具有镂空栅格结构的层结构还包括：至少一个复合起电部件；
所述至少一个复合起电部件对应设置在所述具有镂空栅格结构的层结构的镂空区域中，每个所述复合起电部件的形状、大小与其对应设置的所述具有镂空栅格结构的层结构中的镂空区域的形状、大小相匹配，所述至少一个复合起电部件与所述具有镂空栅格结构的层结构材料不同。
9.根据权利要求1-5任一项所述的加速度传感器，其特征在于，所述具有镂空栅格结构的层结构中的每个镂空区域与每个栅格区域的宽度都相等。
10.根据权利要求1-5任一项所述的加速度传感器，其特征在于，还包括：固定移动基板；
在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动时，所述第二结构层设置于所述固定移动基板上，所述第一结构层通过与所述固定移动基板滑动连接以在所述第二结构层上运动；
或者，在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动时，所述第一结构层设置于所述固定移动基板上，所述第二结构层通过与所述固定移动基板滑动连接以在所述第一结构层上运动。
11.根据权利要求10所述的加速度传感器，其特征在于，所述固定移动基板包括：至少一个导轨槽和基板；
在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动时，所述至少一个导轨槽位于所述第二结构层的侧边方向的所述基板上，所述第一结构层通过所述至少一个导轨槽与所述基板滑动连接以在所述第二结构层上运动；
或者，在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动时，所述至少一个导轨槽位于所述第一结构层的侧边方向的所述基板上，所述第二结构层通过所述至少一个导轨槽与所述基板滑动连接以在所述第一结构层上运动。
12.根据权利要求10所述的加速度传感器，其特征在于，所述固定移动基板还包括：结构层固定部；
所述结构层固定部设置于所述固定移动基板上，用于在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动时，将所述第一结构层固定于所述固定移动基板上，或者在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动时，将所述第二结构层固定于所述固定移动基板上。
13.根据权利要求11所述的加速度传感器，其特征在于，所述固定移动基板还包括：结构层固定部；
所述结构层固定部设置于所述固定移动基板上，用于在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动时，将所述第一结构层固定于所述固定移动基板上，或者在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动时，将所述第二结构层固定于所述固定移动基板上。
14.根据权利要求11所述的加速度传感器，其特征在于，在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动时，所述第二结构层还包括：至少一个导轨；所述至少一个导轨设置于所述至少一个导轨槽中，使所述第二结构层与所述固定移动基板滑动连接；所述至少一个导轨的形状、大小与所述至少一个导轨槽的形状、大小相匹配；
或者，在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动时，所述第一结构层还包括：至少一个导轨；所述至少一个导轨设置于所述至少一个导轨槽中，使所述第一结构层与所述固定移动基板滑动连接；所述至少一个导轨的形状、大小与所述至少一个导轨槽的形状、大小相匹配。
15.根据权利要求13所述的加速度传感器，其特征在于，在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动时，所述第二结构层还包括：至少一个导轨；所述至少一个导轨设置于所述至少一个导轨槽中，使所述第二结构层与所述固定移动基板滑动连接；所述至少一个导轨的形状、大小与所述至少一个导轨槽的形状、大小相匹配；
或者，在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动时，所述第一结构层还包括：至少一个导轨；所述至少一个导轨设置于所述至少一个导轨槽中，使所述第一结构层与所述固定移动基板滑动连接；所述至少一个导轨的形状、大小与所述至少一个导轨槽的形状、大小相匹配。
16.根据权利要求1-5任一项所述的加速度传感器，其特征在于，还包括：往复模块；
所述往复模块与所述第一结构层或者所述第二结构层相连，用于在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动后，控制所述第一结构层运动恢复至起始位置，或者在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动后，控制所述第二结构层运动恢复至起始位置。
17.根据权利要求8所述的加速度传感器，其特征在于，还包括：往复模块；
所述往复模块与所述第一结构层或者所述第二结构层相连，用于在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动后，控制所述第一结构层运动恢复至起始位置，或者在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动后，控制所述第二结构层运动恢复至起始位置。
18.根据权利要求10所述的加速度传感器，其特征在于，还包括：往复模块；
所述往复模块与所述第一结构层或者所述第二结构层相连，用于在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动后，控制所述第一结构层运动恢复至起始位置，或者在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动后，控制所述第二结构层运动恢复至起始位置。
19.根据权利要求11所述的加速度传感器，其特征在于，还包括：往复模块；
所述往复模块与所述第一结构层或者所述第二结构层相连，用于在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动后，控制所述第一结构层运动恢复至起始位置，或者在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动后，控制所述第二结构层运动恢复至起始位置。
20.根据权利要求12所述的加速度传感器，其特征在于，还包括：往复模块；
所述往复模块与所述第一结构层或者所述第二结构层相连，用于在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动后，控制所述第一结构层运动恢复至起始位置，或者在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动后，控制所述第二结构层运动恢复至起始位置。
21.根据权利要求13所述的加速度传感器，其特征在于，还包括：往复模块；
所述往复模块与所述第一结构层或者所述第二结构层相连，用于在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动后，控制所述第一结构层运动恢复至起始位置，或者在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动后，控制所述第二结构层运动恢复至起始位置。
22.根据权利要求14所述的加速度传感器，其特征在于，还包括：往复模块；
所述往复模块与所述第一结构层或者所述第二结构层相连，用于在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动后，控制所述第一结构层运动恢复至起始位置，或者在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动后，控制所述第二结构层运动恢复至起始位置。
23.根据权利要求15所述的加速度传感器，其特征在于，还包括：往复模块；
所述往复模块与所述第一结构层或者所述第二结构层相连，用于在所述第一结构层以所述施加速度相对于所述第二结构层运动后，控制所述第一结构层运动恢复至起始位置，或者在所述第二结构层以所述施加速度相对于所述第一结构层运动后，控制所述第二结构层运动恢复至起始位置。
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Family Applications (1)
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