CN220542300U - 一种分区加压式薄膜压力传感器检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种分区加压式薄膜压力传感器检测系统，包括：分区供气装置，以及与分区供气装置连接的检测装置；检测装置包括：基座，控制系统，及数据采集系统；基座包括上层盖，与上层盖连接的底座，上层盖与底座围合形成空腔；空腔内设有柔性薄膜及环状压紧件，柔性薄膜通过环状压紧件与上层盖形成气密空间，底座面向空腔设有测试模板；上层盖远离空腔的表面径向向外依次设置互相隔离的第一导气区和第二导气区，沿第一导气区均匀分布若干第一导气孔，沿第二导气区均匀分布若干第二导气孔，第一导气孔面向空腔形成第一导气管，第二导气孔面向空腔形成第二导气管，分区供气装置通过第一导气管和第二导气管与空腔连通并向柔性薄膜供气。

Description

一种分区加压式薄膜压力传感器检测系统

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种分区加压式薄膜压力传感器检测系统。

背景技术

薄膜压力传感器是指在柔性轻薄材料上印刷附着力强、耐弯折、灵敏度高的柔性功能材料制作而成的压力传感器。公开号为CN113063531A的发明专利文献公开了一种气囊式柔性薄膜压力传感器检测系统。该检测系统测试时，控制台控制电气比例阀给气囊供气，当气囊达到设定气压后，控制台读入所有传感器的信号进行分析处理，并给出传感器的性能数据。但是该现有技术是直接通过中心区域对气囊进行加压，由于气囊膨胀会导致气囊表面积的增大，与薄膜传感器贴合的气囊，不仅对传感器产生垂直方向的压力，且平行于传感器的气囊表皮因吸附贴合会产生纵向拉伸，并对传感器表面产生水平方向的拉力。此拉力会导致传感器的变形，从而降低传感器的精度，甚至对传感器造成损伤。

有鉴于此，有必要对现有技术中的薄膜压力传感器检测系统予以改进，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于揭示一种分区加压式薄膜压力传感器检测系统，用以解决现有技术中薄膜压力传感器检测系统所存在的上述技术问题，并尤其旨解决现有技术中的薄膜压力传感器检测系统因单一区域加压对柔性薄膜产生的水平拉力导致传感器变形，所导致的薄膜压力传感器检测精度较低的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供了一种分区加压式薄膜压力传感器检测系统，包括：分区供气装置，以及与所述分区供气装置连接的检测装置；

所述检测装置包括：基座，调控所述基座内气压的控制系统，及对所述基座内的气压进行采集分析的数据采集系统；

所述基座包括上层盖，与所述上层盖连接的底座，所述上层盖与所述底座围合形成空腔；

所述空腔内设有柔性薄膜及位于空腔边缘压紧所述柔性薄膜边缘的环状压紧件，所述柔性薄膜通过所述环状压紧件与所述上层盖形成体积可变的气密空间，所述底座面向所述空腔设有测试模板；

所述上层盖远离所述空腔的表面径向向外依次设置互相隔离的第一导气区和第二导气区，沿所述第一导气区均匀分布若干第一导气孔，沿所述第二导气区均匀分布若干第二导气孔，所述第一导气孔面向所述空腔形成第一导气管，所述第二导气孔面向所述空腔形成第二导气管，所述分区供气装置通过所述第一导气管和所述第二导气管与所述空腔连通并向所述柔性薄膜供气，使所述柔性薄膜分区与所述测试模板贴合。

作为本实用新型的进一步改进，所述分区供气装置包括：空压机，与所述空压机连接的增压机，与所述增压机连接的储气罐，以及通过所述第一导气孔与所述第一导气管连通的第一供气管和通过所述第二导气孔与所述第二导气管连通的第二供气管，所述第一供气管和所述第二供气管与所述储气罐连接，所述第一导气管和所述第二导气管分别连接气压表。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一供气管和所述第二供气管连接第一电气比例阀和第二电气比例阀，所述控制系统通过所述第一电气比例阀和所述第二电气比例阀独立控制所述第一供气管和所述第二供气管中的供气。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一导气区形成第一导气槽，所述第一导气孔通过所述第一导气槽连接；所述第二导气区形成第二导气槽，所述第二导气孔通过所述第二导气槽连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述检测装置还包括柔性薄膜压力传感器，所述柔性薄膜压力传感器设有引脚，所述测试模板设有导电触点，所述柔性薄膜压力传感器通过所述引脚和所述导电触点与所述测试模板接通，以将压力信号传输给所述测试模板。

作为本实用新型的进一步改进，所述测试模板上设有导电线路和导线排，所述控制系统通过所述导线排与所述导电线路连接，以接收所述测试模板上的压力信号，所述数据采集系统与所述导线排连接，以采集所述测试模板上形成的压力信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

通过设置相互隔离的第一导气区和第二导气区，储气罐可以通过第一供气管和第二供气管向柔性薄膜分区供气，柔性薄膜表面积将微量变大，均一化整个柔性薄膜表面积的增大量，降低柔性薄膜纵向变形的不均匀性，提高柔性薄膜的加压精度，从而减少柔性薄膜变形产生的水平拉力对柔性薄膜压力传感器产生的影响。

附图说明

图1为本实用新型一种分区加压式薄膜压力传感器检测系统的结构示意图；

图2为基座结构示意图；

图3为基座侧面结构示意图；

图4为第一导气区和第二导气区布局图；

图5为测试模板结构示意图；

图6为柔性薄膜压力传感器结构示意图；

图7为真空环境下柔性薄膜状态示意图；

图8为向第二导气区供气时柔性薄膜状态示意图；

图9为向第一导气区供气时柔性薄膜状态示意图；

图10为本基于图1所揭示的分区加压式薄膜压力传感器检测系统一种分区加压方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

需要理解的是，在本申请中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术方案的限制。

请参图1至图9所示，本实用新型示出了一种分区加压式薄膜压力传感器检测系统的一种具体实施方式。该分区加压式薄膜压力传感器检测系统用于传感器中压力信号的检测。本实用新型通过设置第一导气区1111和第二导气区1112，对柔性薄膜114的不同区域施加不同的压力，均一化整个柔性薄膜114表面积的增大量，降低了柔性薄膜114纵向变形的不均匀性，提高了柔性薄膜114的加压精度，从而降低了因柔性薄膜114变形产生的水平拉力对柔性薄膜压力传感器116产生的影响。

示例性地，上层盖111远离空腔112的表面径向向外设置有第一导气区1111和第二导气区1112，沿第一导气区1111均匀分布有若干第一导气孔1113，沿第二导气区1112均匀分布有若干第二导气孔1114，第一导气孔1113面向空腔112形成第一导气管1117，第二导气孔1114面向空腔112形成第二导气管1118，分区供气装置2通过第一导气管1117和第二导气管1118与空腔112连通并向柔性薄膜114供气。

具体地，测试前，通过第一导气管1117和第二导气管1118使空腔112处于真空状态，柔性薄膜114吸附于上层盖111，避免柔性薄膜114受自身重力的影响而导致中心下垂。开始供气时，先通过第二供气管22向第二导气区1112的第二导气管1118供气，则面向第二导气区1112的柔性薄膜114a向下变形，与柔性薄膜压力传感器116接触，然后通过第一供气管21向第一导气区1111的第一导气管1117供气，则面向第一导气区1111的柔性薄膜114b向下变形，与柔性薄膜压力传感器116接触，当整个柔性薄膜114与柔性薄膜压力传感器116完全接触后，最后再增大压力至设定压力值。通过分区向柔性薄膜114加压，柔性薄膜114表面积将微量变大，均一化整个柔性薄膜114表面积的增大量，降低了柔性薄膜114纵向变形的不均匀性，提高了柔性薄膜114的加压精度，从而降低了柔性薄膜114变形产生的水平拉力对柔性薄膜压力传感器116产生的影响。

需要说明的是，将柔性薄膜压力传感器116与测试模板115放入空腔112中后，上层盖111与底座113形成密闭空间，因此柔性薄膜114膨胀时不会从空腔112四周的间隙鼓出，以免造成柔性薄膜114破损。柔性薄膜114、柔性薄膜压力传感器116与测试模板115与空腔112均采用可拆卸方式安装，因此对于不同规格的柔性薄膜压力传感器116，可采用与之相配套的柔性薄膜114和测试模板115，满足多数产品的检测需求，实现一机多用，降低使用成本。

参图1所示，分区加压式薄膜压力传感器检测系统包括分区供气装置2以及与分区供气装置2连接的检测装置1。检测装置1包括：基座10，调控基座10内气压的控制系统11，及对基座10内的气压进行采集分析的数据采集系统12。分区供气装置2包括：空压机23，与空压机23连接的增压机24，与增压机24连接的储气罐25，以及与基座10和储气罐25连接的第一供气管21和第二供气管22，第一供气管21通过第一导气孔1113与第一导气管1117连通，第二供气管22通过第二导气孔1114与第二导气管1118连通。第一供气管21和第二供气管22分别连接有第一电气比例阀26和第二电气比例阀27。分区加压式薄膜压力传感器检测系统在测试时需要通过改变柔性薄膜114中的气体压力来实现压力变化，空压机23的最大供气压力是有限的，一般小于0.8MPa，需要通过增压机24将供气压力进一步提升到测试所需压力之上，系统的最大气压大于3.5MPa，并储存于储气罐25中，测试时通过控制第一电气比例阀26和第二电气比例阀27独立控制供给柔性薄膜114的压力。控制系统11通过调控第一电气比例阀26和第二电气比例阀27从而控制储气罐25向第一供气管21和第二供气管22供气，进而实现对柔性薄膜114的分区供气，同时确保施加到柔性薄膜114的压力与设定压力相同。

需要说明的是，在自然状态下，柔性薄膜114因自身重力而导致自然下垂，在后续向柔性薄膜114供气时，柔性薄膜114的不同区域有不同的膨胀率，柔性薄膜114纵向变形的不均匀性会影响与其贴合的柔性薄膜压力传感器116。因此分区供气装置2不仅可以向柔性薄膜114分区提供压力，还可以对空腔112进行抽真空处理。开始测试前，通过分区供气装置2对空腔112进行抽真空处理，使得柔性薄膜114紧贴上层盖111，避免了柔性薄膜114因自身重力而导致的自然下垂。然后再分区向柔性薄膜114供气加压，柔性薄膜114表面积将微量变大，均一化整个柔性薄膜114表面积的增大量，降低柔性薄膜114纵向变形的不均匀性。

参图2至图3所示，基座10包括上层盖111，与上层盖111连接的底座113，及上层盖111与底座113围合形成的空腔112；上层盖111面向空腔112覆盖柔性薄膜114，底座113面向空腔112设有测试模板115。底座113用于支撑上层盖111、测试模板115和柔性薄膜压力传感器116。空腔112内还设置有压紧柔性薄膜114边缘的环状压紧件117，柔性薄膜114通过环状压紧件117与上层盖111形成体积可变的气密空间。上层盖111远离空腔112的表面径向向外设置有相互隔离的第一导气区1111和第二导气区1112，沿第一导气区1111均匀分布有若干第一导气孔1113，沿第二导气区1112均匀分布有若干第二导气孔1114，第一导气孔1113面向空腔112形成第一导气管1117，第二导气孔1114面向空腔112形成第二导气管1118，分区供气装置2通过第一导气管1117和第二导气管1118与空腔112连通并向柔性薄膜114供气。需要说明的是，图4给出了当第一导气孔1113为一个，第二导气孔1114为两个时的分布情况，作为本实施例的合理变形，第一导气孔1113的数量可以是两个、三个或者更多，只要沿第一导气区1111均匀分布即可；第二导气孔1114的数量可以是三个、四个或者更多，只要沿第二导气区1112均匀分布即可。第一导气孔1113和第二导气孔1114的均匀分布能够对柔性薄膜114均匀供气加压，从而避免了柔性薄膜114不均匀膨胀的问题，以免影响柔性薄膜114的加压精度。同时，为适应不同量程的柔性薄膜压力传感器116，可分别采用不同厚度的柔性薄膜114和不同的压力范围，柔性薄膜114的厚度范围为0.1～5mm，压力范围为0.1～3.5MPa。需要说明的是，本申请包括但不限于设立两个导气区，包括第一导气区1111和第二导气区1112，如果需要更为精细的分区供气，也可以在第二导气区1112径向向外设相互隔离的第三导气区(未示出)。

参图4所示，第一导气区1111形成第一导气槽1115，第一导气孔1113通过第一导气槽1115连接；第二导气区1112形成第二导气槽1116，第二导气孔1114通过第二导气槽1116连接。从第一导气孔1113和第二导气孔1114流入的气体分别通过第一导气槽1115和第二导气槽1116均匀分布后，再分别流向第一导气管1117和第二导气管1118，使得对柔性薄膜114的加压是均匀的，从而使柔性薄膜114均匀膨胀，提高柔性薄膜114的加压精度。第一导气管1117和第二导气管1118均连接有气压表28，用于检测进气气压值。

参图5至图6所示，柔性薄膜压力传感器116包括传感器探头1161、均布状导线1162及与均布状导线1162连接的两个引脚1163。测试模板115顶部设有孔洞(未示出)，孔洞(未示出)处设有导电触点1153，测试模板115尾部设有与导电触点1153通过导电线路1152连接的导线排1151。控制系统11通过电气接头14与测试模板115上的导线排1151连接，同时数据采集系统12通过电气接头14与测试模板115上的导线排1151连接。柔性薄膜压力传感器116的两个引脚1163与测试模板115上孔洞(未示出)处的导电触点1153接触，从而将压力信号通过测试模板115分别传入控制系统11和数据采集系统12。

图7至图9给出了储气罐25分区供气的具体实施方式。在测试前，需要通过测试确定供气压力与柔性薄膜114施加于柔性薄膜压力传感器116上的压力之间的关系。同时，空压机23工作产生压缩空气，经过增压机24进一步加大压强，增压后的空气达到设定的3.5MPa后，被存储在储气罐25中，当储气罐25中的气压低于设定值时，空压机23运行补充气体。将柔性薄膜压力传感器116与对应的测试模板115贴合，柔性薄膜压力传感器116的两个引脚1163与测试模板115上孔洞处的导电触点1153接触，将柔性薄膜压力传感器116与测试模板115放入空腔112中，同时将控制系统11和数据采集系统12通过电气接头14与测试模板115的导线排1151连接。控制系统11通过控制第一电气比例阀26和第二电气比例阀27对空腔112进行抽真空处理，使柔性薄膜114完全贴合上层盖111。测试时，根据设定压力，控制系统11通过控制第二电气比例阀27由储气罐25向第二供气管22提供气体，气体通过第二导气管1118进入空腔112，对面向第二导气区1112的柔性薄膜114a加压，使面向第二导气区1112的柔性薄膜114a纵向变形与柔性薄膜压力传感器116贴合。然后对第二供气管22的供气停止，控制系统11通过控制第一电气比例阀26由储气罐25向第一供气管21提供气体，气体通过第一导气管1117进入空腔112，对面向第一导气区1111的柔性薄膜114b加压，使面向第一导气区1111的柔性薄膜114b纵向变形与柔性薄膜压力传感器116贴合，至此柔性薄膜114与柔性薄膜压力传感器116完全贴合。最后根据设定压力，通过第一导气管1117和第二导气管1118向柔性薄膜114供气，使柔性薄膜114中的压力达到设定压力。待压力稳定并且柔性薄膜压力传感器116的信号稳定后，数据采集系统12采集数据，根据预先确定的气压与电信号的对应关系，确定柔性薄膜压力传感器116的性能状态。

需要说明的是，数据采集结束后，控制系统11释放柔性薄膜114中的气压，再将柔性薄膜114进行抽真空处理，使柔性薄膜114完全贴合上层盖111，取出柔性薄膜压力传感器116和对应的测试模板115，测试过程完成。对于不同规格的柔性薄膜压力传感器116，只要更换对应的测试模板115，即可利用现有系统进行测试，便于产品类型的变换。

基于前述实施例所揭示的一种分区加压式薄膜压力传感器检测系统，结合图10所示，本申请还公开了一种分区加压方法的一种具体实施方式。

一种分区加压方法，包括以下步骤：

步骤S1、控制系统11通过控制第一电气比例阀26和第二电气比例阀27对空腔112进行抽真空处理，使柔性薄膜114完全贴合上层盖111。

步骤S2、根据设定压力，控制系统11通过控制第二电气比例阀27由储气罐25向第二供气管22提供气体，气体通过第二导气管1118进入空腔112，对面向第二导气区1112的柔性薄膜114a加压，使面向第二导气区1112的柔性薄膜114a纵向变形与柔性薄膜压力传感器116贴合。

步骤S3、控制系统11通过控制第一电气比例阀26由储气罐25向第一供气管21提供气体，气体通过第一导气管1117进入空腔112，对面向第一导气区1111的柔性薄膜114b加压，使面向第一导气区1111的柔性薄膜114b纵向变形与柔性薄膜压力传感器116贴合。

步骤S4、柔性薄膜114与柔性薄膜压力传感器116完全贴合，根据设定压力，通过第一导气管1117和第二导气管1118向柔性薄膜114供气，使柔性薄膜114中的压力达到设定压力，待压力稳定并且柔性薄膜压力传感器116的信号稳定后，数据采集系统12采集数据，根据预先确定的气压与电信号的对应关系，确定柔性薄膜压力传感器116的性能状态。

本实施例所揭示的一种分区加压方法与前述的分区加压式薄膜压力传感器检测系统具有相同部分的技术方案，请参前所示，在此不再赘述。

这里需要说明的是，根据本实用新型的分区加压式薄膜压力传感器检测系统可以通过控制系统11来实现自动控制，例如提前设定压力，控制第一电气比例阀26和第二电气比例阀27来控制储气罐25向柔性薄膜114供气以及抽气营造真空环境等，这对于本领域技术人员来说，是可以理解的。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种分区加压式薄膜压力传感器检测系统，其特征在于，包括：

分区供气装置，以及与所述分区供气装置连接的检测装置；

所述检测装置包括：基座，调控所述基座内气压的控制系统，及对所述基座内的气压进行采集分析的数据采集系统；

所述基座包括上层盖，与所述上层盖连接的底座，所述上层盖与所述底座围合形成空腔；

所述空腔内设有柔性薄膜及位于空腔边缘压紧所述柔性薄膜边缘的环状压紧件，所述柔性薄膜通过所述环状压紧件与所述上层盖形成体积可变的气密空间，所述底座面向所述空腔设有测试模板；

所述上层盖远离所述空腔的表面径向向外依次设置互相隔离的第一导气区和第二导气区，沿所述第一导气区均匀分布若干第一导气孔，沿所述第二导气区均匀分布若干第二导气孔，所述第一导气孔面向所述空腔形成第一导气管，所述第二导气孔面向所述空腔形成第二导气管，所述分区供气装置通过所述第一导气管和所述第二导气管与所述空腔连通并向所述柔性薄膜供气，使所述柔性薄膜分区与所述测试模板贴合。

2.根据权利要求1所述的分区加压式薄膜压力传感器检测系统，其特征在于，所述分区供气装置包括：空压机，与所述空压机连接的增压机，与所述增压机连接的储气罐，通过所述第一导气孔与所述第一导气管连通的第一供气管，以及通过所述第二导气孔与所述第二导气管连通的第二供气管，所述第一供气管和所述第二供气管与所述储气罐连接，所述第一导气管和所述第二导气管分别连接气压表。

3.根据权利要求2所述的分区加压式薄膜压力传感器检测系统，其特征在于，所述第一供气管和所述第二供气管连接第一电气比例阀和第二电气比例阀，所述控制系统通过所述第一电气比例阀和所述第二电气比例阀独立控制所述储气罐向所述第一供气管和所述第二供气管供气。

4.根据权利要求3所述的分区加压式薄膜压力传感器检测系统，其特征在于，所述第一导气区形成第一导气槽，所述第一导气孔通过所述第一导气槽连接；所述第二导气区形成第二导气槽，所述第二导气孔通过所述第二导气槽连接。

5.根据权利要求4所述的分区加压式薄膜压力传感器检测系统，其特征在于，所述检测装置还包括柔性薄膜压力传感器，所述柔性薄膜压力传感器设有引脚，所述测试模板设有导电触点，所述柔性薄膜压力传感器通过所述引脚和所述导电触点与所述测试模板接通，以将压力信号传输给所述测试模板。

6.根据权利要求5所述的分区加压式薄膜压力传感器检测系统，其特征在于，所述测试模板上设有导电线路和导线排，所述控制系统通过所述导线排与所述导电线路连接，以接收所述测试模板上的压力信号，所述数据采集系统与所述导线排连接，以采集所述测试模板形成的压力信号。