一种柔性全桥式电阻应变片制造技术

本发明专利技术属于应变片相关技术领域，其公开了一种柔性全桥式电阻应变片，所述柔性全桥式电阻应变片包括柔性基底、电阻应变传感单元、中间绝缘层及覆盖层。所述电阻应变传感单元包括构成惠斯通全桥电路的第一电阻应变传感单元、第二电阻应变传感单元、第三电阻应变传感单元及与第四电阻应变传感单元。所述第三电阻应变传感单元及所述第四电阻应变传感单元均贴附在所述柔性基底上；所述中间绝缘层覆盖所述第三电阻应变传感单元及所述第四电阻应变传感单元；所述第一电阻应变传感单元及所述第二电阻应变传感单元贴附在所述中间绝缘层上；所述覆盖层覆盖所述第一电阻应变传感单元及所述第二电阻应变传感单元。

Flexible full bridge type resistance strain gauge

The invention belongs to the technical field of strain gauge, which discloses a flexible full bridge strain gauge, the flexible full bridge strain gauge comprises a flexible substrate, a resistance strain sensing unit, an intermediate insulating layer and the cover layer. The resistance strain sensor unit includes a first Wheastone full bridge circuit resistance strain sensing unit, second strain sensing unit, third units and fourth resistance strain sensor and resistance strain sensor unit. The third strain sensing unit and the fourth unit of resistance strain gauges attached on the flexible substrate; the intermediate insulating layer covering the third resistance strain sensing unit and the fourth resistance strain sensor unit; the first resistance strain sensing unit and the second resistance strain sensing unit attached in the middle of the insulating layer; the covering layer overlies the first resistance strain sensing unit and the second resistance strain sensor unit.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性全桥式电阻应变片
本专利技术属于应变片制造相关
，更具体地，涉及一种柔性全桥式电阻应变片。
技术介绍
电阻应变片作为一种高精度测量元件，是利用与被测构件一起变形来测量构件的真实应变。在不同的工况下，电阻应变片的测量方法不同。对于几何形状规则的被测构件，传统测量方法通常是将四个单独的电阻应变片两两对称粘贴在被测构件的上下表面组成惠斯通全桥电路进行测量，使用该方法能够实现电阻应变片温度补偿，同时使输出电压的灵敏度最大。然而，此方法需要粘贴四次电阻应变片，这将给测量结果带来极大的误差，同时也增加了人力成本，降低了测量的效率。当被测构件几何形状不规则时，传统应变片无法在被测构件上形成有效的惠斯通全桥电路，只能采用单个电阻应变片测量，但单臂测量存在温度漂移误差，将会导致测量结构不准确，且影响输出电压的灵敏度。另外，在一些特殊工况中，通常需要对一些曲率变化较大的曲面或者结构较为复杂的薄壁构件进行测量，这些零件发生变形时，不仅有拉伸应变同时还有弯曲应变，而目前市面上在售的电阻应变片测量范围太小且不适合由曲率变化导致的应变测量的情形，无法满足工业需求。针对上述问题，本领域相关技术人员已经做了一些研究，如专利CN104142118记载了在柔性基底上用碳纳米管(CNT)纤维结构的CNT薄膜作为敏感栅，使得电阻应变片能够检测大于80％的应变；又如专利CN104880206记载了采用橡胶作为柔性基底，具有微米或者纳米间隙的金属薄膜作为敏感栅，制备了可以测量最大200％的应变的电阻应变片。以上所述两个专利都采用柔性材料作为基底材料，能够使应变片具有一定延展性，适合于大拉伸应变的情形，但由于敏感栅的结构中含有微米或者纳米间隙，当应变片被弯曲时，应变片的稳定性和可靠性不确定，影响测量的精确性，而且也不适合曲率变化导致的曲面应变。相应地，本领域存在着发展一种能够适用于曲面应变测量的电阻应变片。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种柔性全桥式电阻应变片，其基于电阻应变片的工作特点，针对柔性全桥式电阻应变片的结构及部件之间的连接关系进行了设计。所述柔性全桥式电阻应变片自身构造有惠斯通全桥电路，既实现了应变片温度补偿，又保证了输出电压的灵敏度，同时降低了成本，提高了测量效率。此外，中间绝缘层对应第一电阻应变传感单元及第二电阻应变传感单元的区域分别形成有凸台，使得所述柔性全桥式电阻应变片仅受平面拉伸应变时，也能够保证所述柔性全桥式电阻应变片全桥输出。为实现上述目的，本专利技术提供了一种柔性全桥式电阻应变片，其包括柔性基底、电阻应变传感单元、中间绝缘层及覆盖层，其特征在于：所述电阻应变传感单元包括第一电阻应变传感单元、与所述第一电阻应变传感单元间隔设置的第二电阻应变传感单元、与所述第二电阻应变传感单元间隔设置的第三电阻应变传感单元及与所述第三电阻应变传感单元间隔设置的第四电阻应变传感单元；所述第三电阻应变传感单元及所述第四电阻应变传感单元均贴附在所述柔性基底上；所述中间绝缘层设置在所述柔性基底上且覆盖所述第三电阻应变传感单元及所述第四电阻应变传感单元；所述第一电阻应变传感单元及所述第二电阻应变传感单元贴附在所述中间绝缘层上；所述覆盖层设置在所述中间绝缘层上且覆盖所述第一电阻应变传感单元及所述第二电阻应变传感单元；所述第一电阻应变传感单元、所述第二电阻应变传感单元、所述第三电阻应变传感单元及所述第四电阻应变传感单元构成惠斯通全桥电路。进一步的，所述电阻应变单元的栅极为自相似结构。进一步的，所述栅极为箔式片。进一步的，所述电极包括第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第五电极、第六电极、第七电极及第八电极，所述第一电极及所述第二电极分别连接于所述第一电阻应变传感单元的两端；所述第三电极及所述第四电极分别连接于所述第二电阻应变传感单元的两端；所述第五电极及所述第六电极分别连接于所述第三电阻应变传感单元的两端；所述第七电极及所述第八电极分别连接于所述第四电阻应变传感单元的两端。进一步的，所述中间绝缘层开设有间隔设置的第一通孔、第二通孔、第三通孔及第四通孔，所述第一电极及所述第八电极通过所述第一通孔相连，所述第二电极及所述第六电极通过所述第二通孔相连，所述第三电极及所述第七电极通过所述第三通孔相连，所述第四电极及所述第五电极通过所述第四通孔相连。进一步的，所述中间绝缘层对应所述第一电阻应变传感单元及所述第二电阻应变传感单元的区域分别形成有凸台，即所述第一电阻应变传感单元及所述第二电阻应变传感单元分别设置在所述凸台上。进一步的，两个所述凸台的形状及大小相同；所述凸台沿垂直于所述柔性基底的方向具有预定高度。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的柔性全桥式电阻应变片，其自身构造有惠斯通全桥电路，既实现了应变片温度补偿，又保证了输出电压的灵敏度，同时降低了成本，提高了测量效率。此外，中间绝缘层对应第一电阻应变传感单元及第二电阻应变传感单元的区域分别形成有凸台，使得所述柔性全桥式电阻应变片仅受平面拉伸应变时，也能够保证所述柔性全桥式电阻应变片全桥输出。附图说明图1是本专利技术第一实施方式提供的柔性全桥式电阻应变片的结构示意图。图2是图1中的柔性全桥式电阻应变片沿A-A方向的剖视图。图3是图1中的柔性全桥式电阻应变片的电阻应变传感单元联接成的惠斯通全桥电路的示意图。图4是图1中的柔性全桥式电阻应变片的电阻应变传感单元的栅极的示意图。图5是图1中的柔性全桥式电阻应变片作用于第一被测件时的使用状态示意图。图6是图5中的柔性全桥式电阻应变片发生应变时的状态示意图。图7是图1中的柔性全桥式电阻应变片作用于第二被测件时的使用状态示意图。图8是本专利技术第二实施方式提供的柔性全桥式电阻应变片的结构示意图。图9是图8中的柔性全桥式电阻应变片沿B-B方向的剖视图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-第一电极，2-第一电阻应变传感单元，3-第二电极，4-第三电极，5-第二电阻应变传感单元，6-第四电极，7-覆盖层，8-中间绝缘层，9-柔性基底，10-第五电极，11-第三电阻应变传感单元，12-第六电极，13-第七电极，14-第四电阻应变传感单元，15-第八电极，16-柔性全桥式电阻应变片，17-第一被测件，18-第二被测件。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。请参阅图1、图2及图5，本专利技术第一实施方式提供的柔性全桥式电阻应变片16，所述柔性全桥式电阻应变片16为全桥结构。所述柔性全桥式电阻应变片16不仅适合测量拉伸应变，还适合测量弯曲应变。所述柔性全桥式电阻应变片16包括柔性基底9、电阻应变传感单元、电极、中间绝缘层8及覆盖层7。所述中间绝缘层8位于所述柔性基底9及所述覆盖层7之间。所述电阻应变传感单元包括第一电阻应变传感单元2、与所述第一电阻应变传感单元2间隔设置的第二电阻应变传感单元5、与所述第二电阻应变传感单元5相对设置的第三电阻应变传感单元11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性全桥式电阻应变片，其包括柔性基底(9)、电阻应变传感单元、中间绝缘层(8)及覆盖层(7)，其特征在于：所述电阻应变传感单元包括第一电阻应变传感单元(2)、与所述第一电阻应变传感单元(2)间隔设置的第二电阻应变传感单元(5)、与所述第二电阻应变传感单元(5)间隔设置的第三电阻应变传感单元(11)及与所述第三电阻应变传感单元(11)间隔设置的第四电阻应变传感单元(14)；所述第三电阻应变传感单元(11)及所述第四电阻应变传感单元(14)均贴附在所述柔性基底(9)上；所述中间绝缘层(8)设置在所述柔性基底(9)上且覆盖所述第三电阻应变传感单元(11)及所述第四电阻应变传感单元(14)；所述第一电阻应变传感单元(2)及所述第二电阻应变传感单元(5)贴附在所述中间绝缘层(8)上；所述覆盖层(7)设置在所述中间绝缘层(8)上且覆盖所述第一电阻应变传感单元(2)及所述第二电阻应变传感单元(5)；所述第一电阻应变传感单元(2)、所述第二电阻应变传感单元(5)、所述第三电阻应变传感单元(11)及所述第四电阻应变传感单元(14)构成惠斯通全桥电路。

【技术特征摘要】
1.一种柔性全桥式电阻应变片，其包括柔性基底(9)、电阻应变传感单元、中间绝缘层(8)及覆盖层(7)，其特征在于：所述电阻应变传感单元包括第一电阻应变传感单元(2)、与所述第一电阻应变传感单元(2)间隔设置的第二电阻应变传感单元(5)、与所述第二电阻应变传感单元(5)间隔设置的第三电阻应变传感单元(11)及与所述第三电阻应变传感单元(11)间隔设置的第四电阻应变传感单元(14)；所述第三电阻应变传感单元(11)及所述第四电阻应变传感单元(14)均贴附在所述柔性基底(9)上；所述中间绝缘层(8)设置在所述柔性基底(9)上且覆盖所述第三电阻应变传感单元(11)及所述第四电阻应变传感单元(14)；所述第一电阻应变传感单元(2)及所述第二电阻应变传感单元(5)贴附在所述中间绝缘层(8)上；所述覆盖层(7)设置在所述中间绝缘层(8)上且覆盖所述第一电阻应变传感单元(2)及所述第二电阻应变传感单元(5)；所述第一电阻应变传感单元(2)、所述第二电阻应变传感单元(5)、所述第三电阻应变传感单元(11)及所述第四电阻应变传感单元(14)构成惠斯通全桥电路。2.如权利要求1所述的柔性全桥式电阻应变片，其特征在于：所述电阻应变单元的栅极为自相似结构。3.如权利要求2所述的柔性全桥式电阻应变片，其特征在于：所述栅极为箔式片。4.如权利要求1所述的柔性全桥式电阻应变片，其特征在于：所述电极包括第一电极(1)、第二电极(3)、第三电极(...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永安，尹锋，朱臣，胡威，肖琳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42