CN213748873U - 薄膜式侧向土压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种薄膜式侧向土压力传感器，包括:下膜片、上膜片、防水间隔片,下膜片内面形成感应图形，感应图形内第一电极线路与第二电极线路是同层印刷形成，上膜片内面形成对准感应图形的压力感应层，防水间隔片位于上膜片与下膜片之间，以形成防水透气气腔。本实用新型具有压力感应层与第一电极线路以及第二电极线路之间形成在防水透气气腔内的纵向弹力间隔的效果。

Description

薄膜式侧向土压力传感器

技术领域

本实用新型涉及薄膜式压力传感器的技术领域，尤其是涉及一种薄膜式侧向土压力传感器。

背景技术

压力传感器能感应出外部使力并转化为压力数据值,普遍应用于各产业。传统的压力传感器是机械结构设计,整体厚度较大,不适用于特定领域,故有薄膜式压力传感器的需求。薄膜式压力传感器由于其上下电极相隔太近容易受到制程工序的影响,在零压力下会出现存在压力值的误判。此外,不同薄膜式压力传感器的压力传感准确度容易受到组装误差而产生不一致,若以软件程序个别修正将浪费更多时间并造成实际安装时的限制。因此,如何批次生产得到压力传感准确度一致且没有零压力误判的薄膜式压力传感器是必须解决的问题。

压力传感器也能在土木工程的桩孔混凝土填充的领域进行应用,发明专利公开号CN106759550A公开了一种桩基模型试验中实现侧向土压力的装置及其方法,方法是不需要离心机同样可以实现实际侧向土压力场的检测。多个土压力传感器等角度环绕设置在模型桩侧壁,通过气囊和侧压传递板对土体施加侧压力，并运用模型桩上的土压力传感器实时反馈侧向土压力大小，模拟实际侧向土压力沿深度呈线性变化的状态，并可以根据不同试验条件实现不同深度的侧向土压力场。但是,在实际的混凝土填充桩孔的场合,混凝土的土流会冲击侧贴土压力传感器的侧面,导致土压力传感器的下沉位移,甚至脱落。土流压力还会加大土压力传感器的内部进水,导致压力感应失灵。

目前薄膜式压力传感器已有多种现有技术的公开,但是不能很好的使用于土木工程的土压力传感器。发明专利公开号CN107631815A公开了一种薄膜式压力传感器及其制作方法,传感器由两层薄膜组成，分别为上层和下层，下层薄膜上分别印刷有电极层、敏感材料层、绝缘层及胶水层，上层薄膜上分别印刷有电极层、敏感材料层及绝缘层。故此类相关现有技术的公知常识中,两电极层习惯的分散在两上下层薄膜，并采取分离式敏感材料层的设计,制程工序多且成本高，上下层薄膜之间以胶水层隔开，上下电极层形成时即与个别的敏感材料层结合，上下层薄膜的组装误差或受到外部压力时都会改变相互交叉的电极间隙,导致感应到的压力值的不准确。

发明专利公开号CN106482889A公开了一种压力传感器,包括基座、压敏薄膜及弹性盖,压敏薄膜包括膜体、应变电阻线及电极对，应变电阻线为一条包括多个波形结构且随作用于其上的压力的不同而具有不同电阻值的电阻线。电极对包括一个第一电极及一个第二电极。第一电极及第二电极分别与应变电阻线的首尾两端电性连接，以测量压敏薄膜因受到外界压力时的应变电阻线的电阻值。为了实现压敏薄膜的电阻值对应于外界压力呈线性变化,弹性盖朝向压敏薄膜设置有凸柱，凸柱进一步抵压压敏薄膜的中心点。故此类相关结构的现有技术中，结合了盒式机械组装的概念，整体压力传感器变厚。压敏薄膜与弹性盖的组装误差会影响凸柱在压敏薄膜上的施压位置。

实用新型CN207730350U公开了一种柔性薄膜压力传感器，包括间隔设置的第一电阻碳膜与第二电阻碳膜，所述第二电阻碳膜的电阻率小于第一电阻碳膜，所述第一电阻碳膜由导电线路与外部电路连接，传感器受压时第一电阻碳膜与第二电阻碳膜相接触，改变导电线路的输出电阻。故此类相关结构的现有技术中，还是采取了分离式电阻碳膜的结构设计。

由以上数类相关技术的现有技术中可知，本领域的薄膜压力传感器存在一个技术偏见，薄膜上的导电线路(电极层、电极)在结构上先固定连接压敏电阻材料(例如敏感材料层、应变电阻线、电阻碳膜)，制造时压敏电阻材料与导电线路之间不能有断裂或缝隙否则便不能准确测得压敏电阻值。

实用新型内容

本实用新型的主要目的一是提供一种薄膜式侧向土压力传感器，主要进步在于解决制造时压敏电阻材料与导电线路之间不能有断裂或缝隙否则不能准确测得压敏电阻值的技术盲点,克服了导电线路在结构上先固定连接压敏电阻材料的技术偏见。或者/以及,在应用上,解决了土木工程的桩孔混凝土填充时土流压力使土压力传感器的下沉脱落或内部进水的问题。

本实用新型的主要目的一是通过以下技术方案得以实现的：

提出一种薄膜式侧向土压力传感器，包括：

下膜片,所述下膜片的内面形成有感应图形,所述感应图形内包括相互交错隔离的第一电极线路与第二电极线路,所述第一电极线路与所述第二电极线路之间形成有图形延伸向固定间隙;

上膜片,压合设置于所述下膜片上,所述上膜片的内面形成有对准于所述感应图形的压力感应层，用于感应来自于所述上膜片的物理压力，所述压力感应层有间隙的遮盖所述第一电极线路、所述第二电极线路与所述图形延伸向固定间隙;

防水间隔片,位于所述下膜片与所述上膜片之间，所述防水间隔片开设有感应区开口,以使所述上膜片与所述下膜片之间形成防水透气气腔,所述压力感应层与所述第一电极线路之间以及所述压力感应层与所述第二电极线路之间形成在所述防水透气气腔内的图形贯穿向弹性间隙。

通过采用上述技术方案，利用下膜片同层印刷的第一电极线路与第二电极线路被包括在用于对应压力感应层的感应图形内，借此形成了线路间图形延伸向固定间隙，固定间隙不随受压改变;又利用位于下膜片内面的压力感应层以及位于下膜片与上膜片之间的防水间隔片提供了防水透气气腔，借此形成了压敏材料与电极线路之间的图形贯穿向弹性间隙，受压时弹性间隙改变使压力感应层电接触感应图形内的电极线路的上表面，电极线路侧向的固定间隙内连通受压的压力感应层,能测得对应压力的电阻/电容值。在薄膜制造时,防水透气气腔内的压力感应层与电极线路之间即形成断裂可控的弹性间隙并能准确测得压敏读值。

本实用新型在较佳示例中可以进一步配置为：所述感应区开口大于所述压力感应层的外周缘或/及由所述第一电极线路与所述第二电极线路构成的感应电极区的外周缘。

通过采用上述优选技术特点，利用所述感应区开口的特定尺寸界定,防水间隔片不传递压力至所述压力感应层，故来自于防水间隔片的外部压力不干扰施力于上膜片的朝向外侧面的压力,由上下膜片之间受压的所述压力感应层能准确量测到侧向土流压力。

本实用新型在较佳示例中可以进一步配置为：所述压力感应层在所述第一电极线路与所述第二电极线路之间的并联电阻或并联电容数值负相关或正相关对应于通过所述上膜片内面的所述压力感应层压力接触所述下膜片内面的外部物理压力。

通过采用上述优选技术特点，利用所述压力感应层在所述第一电极线路与所述第二电极线路之间的并联电阻或电容与所述压力感应层通过所述上膜片接触所述下膜片内面的外部物理压力两者呈负相关关系或正相关关系,符合薄型压力传感器的设计要求。所述压力感应层的材质可以包括力敏电阻应变材料或力敏电容应变材料。

本实用新型在较佳示例中可以进一步配置为：所述下膜片的内面还形成有在所述感应图形之外的第一传输线与第二传输线,所述第一传输线与所述第二传输线平行排列且分别连接所述第一电极线路与所述第二电极线路。

通过采用上述优选技术特点，利用感应图形之外的第一传输线与第二传输线,建立排线结构,可连接外部电线,使所述第一电极线路与所述第二电极线路的讯息能对外传输。

本实用新型在较佳示例中可以进一步配置为：所述第一电极线路包括圆弧形连接所述第一传输线的第一总线及连接于所述第一总线的多个第一感应支线，所述第二电极线路包括圆弧形连接所述第二传输线的第二总线及连接于所述第二总线的多个第二感应支线，所述第一感应支线与所述第二感应支线为交错排列的梳状线路，所述第一总线与所述第二总线位于所述感应图形的圆形周缘上且不相交叠。

通过采用上述优选技术特点，利用个别电极线路包括由感应支线交错排列的梳状线路与感应图形外缘延伸的总线，在一个圆形的感应图形中形成紧密交错排列且不相导接的第一电极线路与第二电极线路，在感应图形内形成任意压敏连接的施压位置灵活性。

本实用新型在较佳示例中可以进一步配置为：所述第一感应支线与所述第二感应支线为直线形延伸;或者,所述第一感应支线与所述第二感应支线为平行线波形延伸。

通过采用上述优选技术特点，利用同层印刷的个别感应支线为直线形延伸或波形延伸,确保图形延伸向固定间隙的一致性。

本实用新型在较佳示例中可以进一步配置为：传感器还包括:传力钮，突出的设置于所述上膜片的外膜面,用以传递外部物理力以压迫所述防水透气气腔。

通过采用上述优选技术特点，利用传力钮内，更敏锐的通过上膜片压迫所述压力感应层，得到外部物理力的对应数值，使上膜片周边与侧向作用于所述防水间隔片的外部物理力为无效感应区。

本实用新型在较佳示例中可以进一步配置为：所述传力钮包括防水透气膜，所述上膜片开设有透气孔,连通所述防水透气钮与所述防水透气气腔。

通过采用上述优选技术特点，利用上膜片开设的透气孔与被连通的防水透气膜,建立所述防水透气气腔与外部大气压力一致的透气通道,避免外部环境的温度或气压变化造成感应读值的误差。优选示例中,由上膜片外侧面透气的方式,使所述防水透气气腔直接与上膜片外部气压一致,感应读值更准确。其他变化示例中也可以采用不同的透气通道。

本实用新型在较佳示例中可以进一步配置为：所述传力钮为圆形，所述传力钮的外径小于所述感应区开口的内径;

或者，所述传力钮为圆环形，所述传力钮的环外径小于所述感应区开口的内径;

或者，所述传力钮为圆形与圆环形的组合;优选的，所述传力钮包括粘附于所述上膜片外侧面的密封环与叠设于所述密封环上的防水透气膜，所述密封环内形成位于所述上膜片与所述防水透气膜之间的缓冲气腔，所述缓冲气腔以贯穿所述上膜片的透气孔连通至所述防水透气气腔。

通过采用上述优选技术特点，利用所述传力钮的形状为圆形、圆环形、或者圆形与圆环形的组合，提供一个圆形周缘的排流卸力，避免混凝土充填桩孔时土流冲击压力造成突出传力钮的脱落。优选的,又利用密封环与其上的防水透气膜，建立连通至所述防水透气气腔的缓冲气腔,防水透气膜意外进水时水气先进入所述缓冲气腔，避免水气直接进入所述防水透气气腔,延长所述压力感应层的有效感应应变时间。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种对现有技术作出贡献的技术效果：

1.提供一种防水透气可应用于土木工程桩孔检测土流侧向压力的薄膜式侧向土压力传感器，避免压力传感器受到土流压力的冲击而下沉位移脱落或进水感测失灵；

2.克服传统薄膜式侧向土压力传感器的结构中压敏材料必须与电极线路固接的技术偏见，解决制造时压敏电阻材料与导电线路之间不能有断裂或缝隙否则不能准确测得压敏电阻值的技术盲点；

3.基于缓冲气腔的设计，压力传感器在意外进水时还能有一段延长使用感应压力值变化的缓冲时间，避免水气直接进入到防水透气气腔。

附图说明

图1绘示本实用新型一些较佳实施例的薄膜式侧向土压力传感器的爆炸分解图；

图2绘示本实用新型一些较佳实施例的侧向土压力传感器的立体示意图；

图3绘示本实用新型一些较佳实施例中侧向土压力传感器的上视示意图(A)与底视示意图(B)；

图4绘示本实用新型一些较佳实施例的侧向土压力传感器的剖切截面示意图；

图5绘示本实用新型一些较佳实施例的侧向土压力传感器在使用状态的示意图；

图6绘示本实用新型另一些较佳实施例的薄膜式侧向土压力传感器的爆炸分解图；

图7绘示本实用新型另一些较佳实施例的薄膜式侧向土压力传感器的立体示意图；

图8绘示本实用新型另一些较佳实施例中薄膜式侧向土压力传感器的上视示意图(A)与底视示意图(B)；

图9绘示本实用新型另一些较佳实施例的薄膜式侧向土压力传感器的剖切截面示意图；

图10绘示本实用新型一些较佳实施例的薄膜式侧向土压力传感器的制作流程示意图。

附图标记: 10、下膜片;11、感应图形;12、图形延伸向固定间隙;13、排线区; 20、上膜片;21、压力感应层;22、图形贯穿向弹性间隙;23、透气孔; 30、防水间隔片;31、感应区开口;32、防水透气气腔; 40、第一电极线路;41、第一总线;42、第一感应支线; 50、第二电极线路;51、第二总线;52、第二感应支线; 61、第一传输线;62、第二传输线; 70、传力钮;71、防水透气膜;72、密封环;73、缓冲气腔; 111、第一电线;112、第二电线;210、桩孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是作为理解本实用新型的发明构思一部分实施例，而不能代表全部的实施例，也不作唯一实施例的解释。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在理解本实用新型的发明构思前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围内。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。为了更方便理解本实用新型的技术方案,以下将本实用新型的薄膜式侧向土压力传感器做进一步详细描述与解释，但不作为本实用新型限定的保护范围。

关于基础示例中,文中所记载的“交错隔离”表示两种线路是交错排列且有间隔的相互隔离,通常是1：1的交错,特殊场合可以局部多对一的交错,以建立局部无效区。文中所记载的“同层印刷”表示被指定的两个或多个物体是印刷在同一层,印刷次数可以是一次,也可以是多次,通常但非限定的被指定的两个或多个物体具有相同的印刷厚度。文中所记载的“对准”为位置对准,包括对准物两者的完全相同重叠的对准、较小尺寸在较大尺寸内的对准、中心点对中心点的对准。文中所记载的“图形延伸向”表示感应图形所形成表面的XY面方向,X轴可相当于下膜片在一母片中的宽度方向,Y轴可相当于下膜片在一母片中的长度方向;文中所记载的“图形贯穿向”表示垂直贯穿感应图形的Z轴方向。关于文中所记载的间隙的“固定”与“弹性”的区分在于,在处于某一外部物理压力下,弹性间隙的变化将远大于固定间隙的变化直到弹性间隙变为0(物体接触状态),通常但非限定的是十倍以上。文中所记载的“零压力”表示被指定物处于无外部物理压力施加的自然环境下,自然环境通常为一大气压或地球中任意高度纬度经度的大气环境下,外部物理压力包括来自外部的固体施压或流体压力。

关于优选示例中,文中所记载的“负相关或正相关”表示被指定的两种数值序列的关系是,当一种为递增,另一种也是递增,即是“正相关”;当一种为递增,另一种为递减,即是“负相关”,可以是线性关系,也可以是可量化的曲线关系。文中所记载的“支线”与“总线”并非以线路宽度进行界定,而是以某一总线作为多个支线的汇流线(bus)来区分。文中所记载的“波形延伸”表示被指定的线路是S形连续延伸,在非限定的其它情况下,波形延伸包括Z字形连续延伸、凹凸形连续延伸或已知任意的波形延伸。文中所记载的“传力钮”表示一个钮片形状的物体能接受外部物理压力并通过上膜片传递到压力感应层。文中所记载的“透气孔”表示是一种容许空气通过的孔洞,优选但非限定的,孔洞的孔径小到可以容许空气通过但水等具有表面张力的流体不会通过。

图1绘示本实用新型一些较佳实施例的薄膜式侧向土压力传感器的爆炸分解图;图2绘示其立体示意图;图3绘示上视示意图(A)与底视示意图(B);图4绘示剖切截面示意图。附图所示仅仅是绘示多个实施例具有共性的部分，具有差异或区别的部分另以文字方式描述或是与图面对比的方式呈现，因此，应当基于产业特性与技术本质，熟知本领域的技术人员应正确且合理的理解与判断以下所述的个别技术特征或其任意多个的组合是否能够表征到同一实施例，或者是多个技术本质互斥的技术特征仅能分别表征到不同变化实施例。

参照图1与图2，为本实用新型一些实施例公开的一种薄膜式侧向土压力传感器，包括:下膜片10、上膜片20与防水间隔片30。下膜片10具体可用于薄膜安装的底层接触也作为线路的形成表面,将线路设置于下膜片10的内面可减少线路受压变形的次数,当所有线路设置于下膜片10的内面,还可以避免线路的组装位移。上膜片20作为受到外部物理压力的传力层。防水间隔片30用于间隔下膜片与上膜片并建立一个防水透气气腔。如图5所示,多个薄膜式侧向土压力传感器安装在桩孔210内壁的预定深度时,上膜片20及其土压传力钮70的表面可曝露于桩孔210,压力传感器的电极可利用连接不同电极的第一电线111与第二电线112将讯息引拉到桩孔210外,桩孔210在填充混凝土时对桩孔内壁产生侧向土流压力可被薄膜式侧向土压力传感器测得,桩孔210内侧向土压力沿深度呈线性变化的状态可以量化，并根据不同试验条件实现不同深度的侧向土压力场。

参照图1、图2与图3(B)，所述下膜片10的内面形成有感应图形11,所述感应图形11内包括相互交错隔离的第一电极线路40与第二电极线路50,所述第一电极线路40的第一支线42与所述第二电极线路50与第二支线52之间形成有同层印刷可控的图形延伸向固定间隙12(如图4所示)。本示例中但非限定的，感应图形11是在一圆形内的线路。所述下膜片10具体是透明PE膜,具有电绝缘性。所述第一电极线路40与所述第二电极线路50具体是利用导电银浆印刷形成的柔性耐曲折的线路。所述第一电极线路40与所述第二电极线路50不相连接并排列在一个可印刷的图形区内,以构成感应图形11。当所述第一电极线路40与所述第二电极线路50为同层印刷形成，基于不同印刷图形的预先设定,图形延伸向固定间隙12能在线路印刷时即被控制,不会产生上下膜片组装的线路位移。在优选示例中,导电银浆印刷形成的所述第一电极线路40与所述第二电极线路50在线路上表面与侧面由于银浆固化的内聚力不会形成尖锐的边角,在与传统的铜刻蚀形成的线路相比,对于在受压下的上膜片20与其内面的压力感应层21有比较好的保护作用。所述第一电极线路40与所述第二电极线路50由下膜片10外侧面观视的颜色具体是由银(Ag)透发的线条状银白色(如图3(B)与图4所示),也就是说,所述第一电极线路40与所述第二电极线路50的银浆导电材料是直接贴附到下膜片10的内面,成为下膜片超薄形态。

参照图1、图2与图3(A)，上膜片20压合设置于所述下膜片10上,所述上膜片20的内面形成有对准于所述感应图形11的压力感应层21，用于感应来自于所述上膜片20的物理压力，所述压力感应层21有间隙的遮盖所述第一电极线路40、所述第二电极线路50与所述图形延伸向固定间隙12。所述上膜片20具体是透明PE膜,具有电绝缘性。通常但非限定的,压力感应层21是整面式的，压力感应层21的材料可以是压力下可变电阻或可变电容的压变材料，或称为力敏电阻材料、力敏电容材料;本示例中但非限定的，具体是印刷形成的压敏油墨,通常压力感应层21受到外部压力下其材料电阻值会变小，关键材料包括碳(C)。压力感应层21的尺寸可以略大于感应图形11。所述压力感应层21由上膜片20外侧面观视的颜色具体是由碳黑(C)透发的块状黑色(如图3(A)与图4所示),也就是说,所述压力感应层21的可变电阻/电容材料是直接贴附到上膜片20的内面,成为上膜片超薄形态。

参照图1、图2与图4，防水间隔片30位于所述下膜片10与所述上膜片20之间，所述防水间隔片30开设有感应区开口31,以使所述上膜片20与所述下膜片10之间形成防水透气气腔32,零压力下的所述压力感应层21与所述第一电极线路40的第一支线42之间以及所述压力感应层21与所述第二电极线路50的第二支线52之间形成在所述防水透气气腔32内的图形贯穿向弹性间隙22(如图4所示)。通常感应区开口31的尺寸是大于感应图形11的尺寸。通常但非限定的,防水间隔片30是具有开口且双面粘性的PE膜,或者厚膜印刷的胶水层。防水透气气腔32具有防水性与透气性,其中防水性是下膜片10、上膜片20与防水间隔片30所围空间构成，透气性有多种透气机构实现，容后详述。防水透气气腔32内的气压能保持与薄膜式压力感测器的外部大气坏境一致,使外部环境的温度、气压都不会影响感测器的读值。

本实施例的原理是，配合参阅图4,利用下膜片10同层印刷的第一电极线路40与第二电极线路50被包括在用于对应压力感应层21的感应图形11内，借此形成了线路间同层印刷可控的图形延伸向固定间隙12，固定间隙12不随受压力改变;又利用位于下膜片10内面的压力感应层21以及位于下膜片10与上膜片20之间的防水间隔片30提供了防水透气气腔32，借此形成了压敏材料与电极线路之间的图形贯穿向弹性间隙22，受压时弹性间隙改变使压力感应层21电接触感应图形11内的电极线路的上表面，电极线路侧向的固定间隙内连通受压的压力感应层21,能测得对应压力的电阻/电容值。在薄膜制造时,防水透气气腔32内的压力感应层21与电极线路之间即形成断裂可控的弹性间隙并能准确测得压力敏感读值。

关于压力感应层与电极线路的电性关系，在所述第一电极线路40与所述第二电极线路50之间的图形延伸向固定间隙12可构成供压力感应层21接触连接的多个并联电阻或多个并联电容。在较佳示例中,所述压力感应层21在所述第一电极线路40与所述第二电极线路50之间的并联电阻或并联电容数值负相关或正相关对应于通过所述上膜片20内面的所述压力感应层21压力接触所述下膜片10内面的外部物理压力。所述压力感应层21在所述第一电极线路40与所述第二电极线路50之间的并联电阻或电容与所述压力感应层21通过所述上膜片20接触所述下膜片10内面的外部物理压力两者呈负相关关系或正相关关系(一般为负相关),符合薄型压力传感器的设计要求。所述压力感应层21的材质可以包括电阻应变材料或电容应变材料。

关于感应区开口，在较佳示例中,所述感应区开口31大于所述压力感应层21的外周缘或/及由所述第一电极线路40与所述第二电极线路50构成的感应电极区的外周缘。利用所述感应区开口31的特定尺寸界定,防水间隔片30不传递压力至所述压力感应层21，故来自于防水间隔片30的外部压力不干扰施力于上膜片20的朝向外侧面的压力,由上膜片20与下膜片10之间受压的所述压力感应层21能准确量测到侧向土流压力。参阅图5,侧向土流压力的方向是桩孔210填充土流的径向方向,来自于防水间隔片的外部压力方向是桩孔210填充土流的轴向方向。

关于下膜片在感应图形内的线路结构，在较佳示例中,所述第一电极线路40包括圆弧形连接所述第一传输线61的第一总线41及连接于所述第一总线41的多个第一感应支线42，所述第二电极线路50包括圆弧形连接所述第二传输线62的第二总线51及连接于所述第二总线51的多个第二感应支线52，所述第一感应支线42与所述第二感应支线52为交错排列的梳状线路，所述第一总线41与所述第二总线51位于所述感应图形11的圆形周缘上且不相交叠。利用个别电极线路包括由感应支线交错排列的梳状线路与感应图形11外缘延伸的总线，在一个圆形的感应图形11中形成紧密交错排列且不相导接的第一电极线路40与第二电极线路50，在感应图形11内形成任意压敏连接的施压位置灵活性。

更具体的线路结构在较佳示例中,所述第一感应支线42与所述第二感应支线52为直线形延伸;或者,所述第一感应支线42与所述第二感应支线52为平行线波形延伸。利用同层印刷的个别感应支线为直线形延伸或波形延伸,确保图形延伸向固定间隙12的一致性。

关于下膜片在感应图形外的其他线路，在较佳示例中,所述下膜片10的内面还形成有在所述感应图形11之外的第一传输线61与第二传输线62,所述第一传输线61与所述第二传输线62平行排列且分别连接所述第一电极线路40与所述第二电极线路50。所述第一传输线61与所述第二传输线62形成于下膜片10的排线区13。所述第一传输线61与所述第二传输线62具体也是与所述第一电极线路40与所述第二电极线路50同层印刷形成的银浆料导电线路。在利用第一电线111以焊接方式电连接所述第一传输线61的端子点,第二电线112以焊接方式电连接所述第二传输线62的端子点,使电极讯号引拉到压力传感器薄膜体的外部。感应图形11之外的第一传输线61与第二传输线62,建立排线结构,可连接外部电线,使所述第一电极线路40与所述第二电极线路50的讯息能对外传输。

特别需要注意的是,为了增强土流侧向压力或瞬间流体冲击压力的感应敏锐度与准确度，在较佳示例中,薄膜式侧向土压力传感器还包括:传力钮70，突出的设置于所述上膜片20的外膜面,用以传递外部物理力以压迫所述防水透气气腔32。利用传力钮70内，更敏锐的通过上膜片20压迫所述压力感应层21，得到外部物理力的对应数值，使上膜片20周边与侧向作用于所述防水间隔片30的外部物理力为无效感应区。

关于传力钮的一种具体结构，在较佳示例中,所述传力钮70包括防水透气膜71，所述上膜片20开设有透气孔23,连通所述防水透气钮与所述防水透气气腔32。利用上膜片20开设的透气孔23与被连通的防水透气膜71,建立所述防水透气气腔32与外部大气压力一致的透气通道,避免外部环境的温度或气压变化造成感应读值的误差。防水透气膜71的材料组织结构是防水且透气的。优选示例中,由上膜片20外侧面透气的方式,使所述防水透气气腔32直接与上膜片20外部气压一致,感应读值更准确,以上是防水透气气腔32的一种示例透气机构。在其他变化示例中也可以采用不同的透气通道,例如防水透气气腔32的透气通道可以形成在第一传输线61与第二传输线62之间,又或者,防水间隔片30的表面或内部可以开设透气通道,透气通道可以曲折延伸。在高压物理冲击下,以上所述透气机构或透气通道可作为防水透气气腔32内高度压缩气体的泄气孔或泄气通道,避免薄膜分层破坏。

关于传力钮的形状结构，在较佳示例中,所述传力钮70为圆形，所述传力钮70的外径小于所述感应区开口31的内径;或者，所述传力钮70为圆环形，所述传力钮70的环外径小于所述感应区开口31的内径;或者，所述传力钮70为圆形与圆环形的组合;利用所述传力钮70的形状为圆形、圆环形、或者圆形与圆环形的组合，提供一个圆形周缘的排流卸力，避免混凝土充填桩孔时土流冲击压力造成突出传力钮70的脱落。通常但不限定的,传力钮70的环外径是小于所述感应区开口31的内径二分之一以下，传力钮70与压力感应层21形成同心圆的结构(观测角度为如图3(A)所示)。

关于传力钮的更具体形状结构，所述传力钮70包括粘附于所述上膜片20外侧面的密封环72与叠设于所述密封环72上的防水透气膜71，所述密封环72内形成位于所述上膜片20与所述防水透气膜71之间的缓冲气腔73(如图4所示)，所述缓冲气腔73以贯穿所述上膜片20的透气孔23连通至所述防水透气气腔32。利用密封环72与其上的防水透气膜71，建立连通至所述防水透气气腔32的缓冲气腔73,防水透气膜71意外进水时水气先进入所述缓冲气腔73，避免水气直接进入所述防水透气气腔32,延长所述压力感应层21的有效感应应变时间。

此外，本实用新型另一些实施例还提出相似结构的薄膜式侧向土压力传感器。图6绘示本实用新型一些较佳实施例的压力传感器的爆炸分解图;图7绘示其立体示意图;图8绘示上视示意图(A)与底视示意图(B);图9绘示剖切截面示意图。一种薄膜式侧向土压力传感器包括:下膜片10、上膜片20与防水间隔片30。所述下膜片10的内面形成有感应图形11,所述感应图形11内包括相互交错隔离的第一电极线路40与第二电极线路50,所述第一电极线路40与所述第二电极线路50之间形成有同层印刷可控的图形延伸向固定间隙12(如图9所示)。上膜片20压合设置于所述下膜片10上,所述上膜片20的内面形成有对准于所述感应图形11的压力感应层21，用于感应来自于所述上膜片20的物理压力，所述压力感应层21有间隙的遮盖所述第一电极线路40、所述第二电极线路50与所述图形延伸向固定间隙12。防水间隔片30位于所述下膜片10与所述上膜片20之间，所述防水间隔片30开设有感应区开口31,以使所述上膜片20的第一支线42与所述下膜片10的第二支线52之间形成防水透气气腔32,零压力下的所述压力感应层21与所述第一电极线路40的第一支线42之间以及所述压力感应层21与所述第二电极线路50的第二支线52之间形成在所述防水透气气腔32内的图形贯穿向弹性间隙22(如图9所示)。

所述薄膜式侧向土压力传感器还包括:传力钮70，突出的设置于所述上膜片20的外侧面,用以传递外部物理力以压迫所述防水透气气腔32内的所述压力感应层。在本示例中，所述传力钮70只要能发挥压力传递到压力感应层21的作用,对于传力钮70的结构与材料可以作任意的变化。实现防水透气气腔32内的透气机构可以设置于防水间隔片30,也能设置于下膜片10的排线区13,例如在第一传输线61与第二传输线62之间。

此外，参照图10,本实用新型另一些实施例还提出对应上述薄膜式侧向土压力传感器的薄膜式侧向土压力传感器的制造方法，用于制作如上所述任一技术方案的一种薄膜式侧向土压力传感器，配合参阅以上关于结构的图面,所述制造方法包括:

步骤S1:以印刷方式制备所述下膜片10的感应图形11;

步骤S2:制备所述上膜片20的压力感应层21;压力感应层21也可以利用印刷形成;

步骤S3:压合所述上膜片20与所述下膜片10，并使所述防水间隔片30位于所述上膜片20与所述下膜片10之间，以形成所述防水透气气腔32。

本实施例的实施原理为：包括电极电路的感应图形11与包括应变材料的压力感应层21个别制备于下膜片10与上膜片20，制程工序的材料不会混用重叠，使分离式双层线路或/与分离式两层应变材料的工序简化，制作得到防水透气的薄膜式侧向土压力传感器。

在较佳示例中,在上下膜片压合后,所述制造方法还包括:设置传力钮70于所述上膜片20的外膜面,所述传力钮70突出于所述上膜片20，用以传递外部物理力以压迫所述防水透气气腔32内的所述压力感应层21;利用设置特定结构的传力钮70在所述上膜片20的外膜面，适用于桩孔混凝土填充的应用，用于检测桩孔不同深度的侧向土压力场。

在较佳示例中,再配合参阅图4,所述传力钮70包括粘附于所述上膜片20外侧面的密封环72与叠设于所述密封环72上的防水透气膜71，所述密封环72内形成位于所述上膜片20与所述防水透气膜71之间的缓冲气腔73，所述缓冲气腔73以贯穿所述上膜片20的透气孔23连通至所述防水透气气腔32。利用形成的缓冲气腔73以及密封环72在缓冲气腔73周边的贴附面积，形成透气在中间、环外围使力于上膜片20的分离结构，透气点与使力环相邻而不互相干扰，具有感应触发点集成缩小的技术效果。

本具体实施方式的实施例均作为方便理解或实施本实用新型技术方案的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应被涵盖于本实用新型的请求保护范围内。

Claims (10)

1.一种薄膜式侧向土压力传感器，其特征在于，包括：

下膜片,所述下膜片的内面形成有感应图形,所述感应图形内包括相互交错隔离的第一电极线路与第二电极线路,所述第一电极线路与所述第二电极线路之间形成有图形延伸向固定间隙;

上膜片,压合设置于所述下膜片上,所述上膜片的内面形成有对准于所述感应图形的压力感应层，用于感应来自于所述上膜片的物理压力，所述压力感应层有间隙的遮盖所述第一电极线路、所述第二电极线路与所述图形延伸向固定间隙;

防水间隔片,位于所述下膜片与所述上膜片之间，所述防水间隔片开设有感应区开口,以使所述上膜片与所述下膜片之间形成防水透气气腔,所述压力感应层与所述第一电极线路之间以及所述压力感应层与所述第二电极线路之间形成在所述防水透气气腔内的图形贯穿向弹性间隙。

2.根据权利要求1所述的薄膜式侧向土压力传感器，其特征在于，所述感应区开口大于所述压力感应层的外周缘或/及由所述第一电极线路与所述第二电极线路构成的感应电极区的外周缘。

3.根据权利要求1所述的薄膜式侧向土压力传感器，其特征在于，所述压力感应层在所述第一电极线路与所述第二电极线路之间的并联电阻或并联电容数值负相关或正相关对应于通过所述上膜片内面的所述压力感应层压力接触所述下膜片内面的外部物理压力。

4.根据权利要求1所述的薄膜式侧向土压力传感器，其特征在于，所述下膜片的内面还形成有在所述感应图形之外的第一传输线与第二传输线,所述第一传输线与所述第二传输线平行排列且分别连接所述第一电极线路与所述第二电极线路。

5.根据权利要求4所述的薄膜式侧向土压力传感器，其特征在于，所述第一电极线路包括圆弧形连接所述第一传输线的第一总线及连接于所述第一总线的多个第一感应支线，所述第二电极线路包括圆弧形连接所述第二传输线的第二总线及连接于所述第二总线的多个第二感应支线，所述第一感应支线与所述第二感应支线为交错排列的梳状线路，所述第一总线与所述第二总线位于所述感应图形的圆形周缘上且不相交叠。

6.根据权利要求5所述的薄膜式侧向土压力传感器，其特征在于，所述第一感应支线与所述第二感应支线为直线形延伸;或者,所述第一感应支线与所述第二感应支线为平行线波形延伸。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的薄膜式侧向土压力传感器，其特征在于，还包括:传力钮，突出的设置于所述上膜片的外侧面,用以传递外部物理力以压迫所述防水透气气腔内的所述压力感应层。

8.根据权利要求7所述的薄膜式侧向土压力传感器，其特征在于，所述传力钮包括防水透气膜，所述上膜片开设有透气孔,连通所述防水透气钮与所述防水透气气腔。

9.根据权利要求7所述的薄膜式侧向土压力传感器，其特征在于，所述传力钮为圆形、圆环形、或者圆形与圆环形的组合,所述传力钮的外径小于所述感应区开口的内径。

10.根据权利要求7所述的薄膜式侧向土压力传感器，其特征在于，所述传力钮包括粘附于所述上膜片外侧面的密封环与叠设于所述密封环上的防水透气膜，所述密封环内形成位于所述上膜片与所述防水透气膜之间的缓冲气腔，所述缓冲气腔以贯穿所述上膜片的透气孔连通至所述防水透气气腔。

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