一种柔性传感器的变形检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种柔性传感器的变形检测装置及方法。该装置包括：压力控制系统，包括压力控制器及微泵，安装在样品池与储液器的液体输送管路中；样品池上方有由柔性传感器与可延展基膜构成的可延展复合膜的安装口；二维移动系统，包括放置样品池的二维载物台及步进电机；显微成像测量系统，包括可升降调节的显微镜头，装在样品池正上方；数据处理系统，根据二维载物平台及显微镜头的位移数据，输出可延展复合膜在不同压力情况下不同位置的轮廓曲线以及曲线的曲率，获得曲线与压力的关系。本发明专利技术解决了现有技术不能从整体和细节上检测柔性传感器在不同压力下形变情况的不足。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性传感器的变形检测装置及方法
本专利技术属于柔性传感器的检测
，具体涉及一种柔性传感器的变形检测装置及方法。
技术介绍
近年来，柔性电子技术正在飞速地应用于信息、能源、医疗和国防等领域。据预测，柔性电子产品的市场将会从2016年的265亿美金增加到2026年的690亿美金。作为柔性电子技术中的重要组成部分，柔性传感器是近年来科学研究中的热门领域。在功能上，柔性传感器使用了极薄的压电材料、半导体材料、有机材料和金属材料，实现了植入式或可穿戴的人体健康检测、汽车电子和机器人传感器等方面的应用。在光电传感器领域，柔性电子技术也有着大量的应用，然而绝大多数的柔性光电传感器并不具备延展性，无法顺应地覆盖任何复杂的曲面。实现任意复杂曲面的集成还需要依靠柔性可延展的光电传感器。柔性可延展电子器件为新一代半导体器件的发展提供了新方向。柔性可延展电子器件具有许多重要的和新兴的应用,如柔性显示器、半球形电子眼数码相机、智能外科手套、健康监测设备和柔性太阳能电池。柔性光电传感器使用了可延展的金属导线将不同测量单元连接成复杂的网状结构。这些柔性光电传感器阵列在刚性平面基底上完成加工，通过转印的方法转移到平面柔性基底上。基底通过机械变形，如使用液体填充改变基底的曲率或使用预拉伸的方法将拉伸平面的曲面释放获得原有曲面形式。曲面柔性可延展传感器加工取得了显著的进展，相应的检测技术也急需同步发展。然而现有检测技术，在从整体和细节上，均不易检测柔性可延展传感器在不同压力下条件下形变情况，无法有效地检测柔性可延展传感器变形情况，因此提供一种柔性可延展传感器的形变检测装置及方法，很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述的技术问题而提供一种柔性传感器的变形检测装置及方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种柔性传感器的变形检测装置，包括：压力控制系统，包括压力控制器及微泵，安装在样品池与储液器的液体输送管路中；样品池上方有由柔性传感器与可延展基膜构成的可延展复合薄膜的安装口；二维移动系统，包括用于放置样品池的二维载物台以及使二维载物台移动的步进电机；显微成像测量系统，包括可垂直升降调节的显微镜头，安装在样品池正上方，并与数据处理系统相连接；数据处理系统，用于根据二维载物平台及显微镜头的位移数据，输出可延展复合薄膜在不同压力情况下不同位置的轮廓曲线及曲线的曲率，获得曲线与压力的关系。所述显微镜头连接微距调节器，所述微距调节器连接数据处理系统。所述数据处理系统为图像处理计算机。所述步进电机连接步进电机控制器，所述步进电机控制器连接所述图像处理计算机。所述微泵连接微泵控制器。本专利技术的目的还在于提供所述柔性传感器的变形检测装置的检测方法，包括以下步骤：S1：安装二维载物台，调整底座水平高度，使二维载物台保持水平；S2：选取需要进行测试的柔性传感器，贴合于柔性可延展基膜上形成可延展复合薄膜；S3：连通储液池和微泵，再连接压力控制器，最后连接样品池，储液池、微泵，压力控制器与样品池中间用液体输送管连接，并把储液池中的液体输送进样品池，保证整个过程密封性好；S4：将被测的可延展复合薄膜安装到样品池上膜安装口，通过压力控制器使可延展复合薄膜两侧压力大小相等；S5：安装样品池到二维载物台上；S6：接通步进电机控制器和步进电机，并连接步进电机到二维载物台并通过电机手轮，或者步进电机控制器调节二维载物台到初始位置；S7：安装显微镜头连接到微距调节器，再连接微距调节器到数据处理系统，调节显微镜头的焦距，再通过微距调节器调节显微镜头高度使显微镜头能够观察到可延展复合薄膜清晰的像，取此时显微镜头高度为基准零点；S8：连接步进电机控制器和数据处理系统，使步进电机控制器可正常返回步进电机位移数据给数据处理系统；S9：通过压力控制器增大可延展复合薄膜内侧压力，使可延展复合薄膜凸起一定高度，记录下压力大小；S10；调节微距调节器，使显微镜头重新观察到薄膜清晰的像，记录下镜头可观察到清晰像时的上极限位置、下极限位置，取上极限位置、下极限位置的中值为测量值；S11：通过步进电机控制器控制二维载物台移动，改变可延展复合薄膜的空间位置，先保持一维方向不变，再按每次前进1毫米改变另一维的位置，重复S8，记录下此时观察点相对于初始位置的坐标；S12：通过数据处理系统对数据处理，描绘出不同压力情况下，不同位置的轮廓曲线，并求出曲线的曲率。本专利技术通过将二维载物台和显微镜头竖直移动结合在一起，基于二维载物台二维移动，配合竖直移动的显微镜头扫描薄膜外形轮廓，由微泵与压力控制器线性改变并稳定保持可延展复合薄膜受到的压力，实现了从整体和细节上可观察柔性可延展复合薄膜的变形情况，从而给出被观测点的相应空间坐标，最终由数据处理系统处理得到柔性可延展复合薄膜在不同压力下的轮廓曲线及曲率半径，解决了现有技术不能从整体和细节上检测柔性可延展传感器在不同压力下形变情况的不足。附图说明图1是本专利技术的柔性传感器的变形检测装置的结构示意图；图中：1-储液池；2-微泵；3-压力控制器；4-样品池；5-液体输送管；6-显微镜头；7-数据处理系统；8-微距调节器；9-二维载物台；10-步进电机控制器；11-步进电机；12-手轮；13-可延展基膜；14-柔性传感器。具体实施方式下面，结合实例对本专利技术的实质性特点和优势作进一步的说明，但本专利技术并不局限于所列的实施例。参见图1所示，一种柔性传感器的变形检测装置，包括：所述压力控制系统包括压力控制器3，压力控制器3的出液口与样品池4的入液口通过输液管相连接，所述压力控制器3的进液口通过管路连接微泵2的出液口，微泵2的进液口通过液体输送管5连接储液器1的出液口；所述样品池4的上方的膜安装口设有可延展基膜13，所述可延展基膜13的上表面贴有被测的柔性传感器14；所述二维移动系统包括二维载物台9以及步进电机11，所述样器池4放置在所述二维载物台9上，步进电机11控制二维载物台9进行二维移动；所述显微成像测量系统包括可垂直升降调节的显微镜头6，安装在样品池6的正上方，所述显微镜头6与数据处理系统7相连接，可将观察到的由柔性传感器及可延展基膜形成的可延展复合薄膜的图像传送到所述数据处理系统7；数据处理系统，用于根据二维载物平台及显微镜头的位移数据，输出可延展复合薄膜在不同压力情况下不同位置的轮廓曲线及曲线的曲率，获得曲线与压力的关系。需要说明的是，本专利技术中，所述显微镜头6可以是通过连接杆安装在一个微距调节器8上，用于调节所述显微镜头6的垂直位置，所述微距调节器8安装在一个支撑装置上，并与数据处理系统7相连接，微距调节器8可返回给显微镜头6的位移调节参数给数据处理系统7。所述微距调节器8可以采用现有技术中的微距调节装置来实现。本专利技术中，所述微泵用于改变样品池4内液体的压力使样品池上的可延展复合薄膜不同程度的形变，如凸起或下凹；所述压力控制器3，主要是通过控制流体的压力使样品池4的膜安装口上的可延展复合薄膜在设定压力范围内的线性变化以及在某一特定曲率状态下的稳定保持。所述压力控制器3可以采用现有压力控制装置，如膜片式压力控制器。被测的柔性传感器及柔性可延展基膜在样品池上受到内部液体压力和外界大气压力的共同作用下，实现不同曲率程度的上凸和下凹形变。压力控制器实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性传感器的变形检测装置，其特征在于，包括：压力控制系统，包括压力控制器及微泵，安装在样品池与储液器的液体输送管路中；样品池上方有由柔性传感器与可延展基膜构成的可延展复合薄膜的安装口；二维移动系统，包括用于放置样品池的二维载物台以及使二维载物台移动的步进电机；显微成像测量系统，包括可垂直升降调节的显微镜头，安装在样品池正上方，并与数据处理系统相连接；数据处理系统，用于根据二维载物平台及显微镜头的位移数据，输出可延展复合薄膜在不同压力情况下不同位置的轮廓曲线以及曲线的曲率，获得曲线与压力的关系。

【技术特征摘要】
1.一种柔性传感器的变形检测装置，其特征在于，包括：压力控制系统，包括压力控制器及微泵，安装在样品池与储液器的液体输送管路中；样品池上方有由柔性传感器与可延展基膜构成的可延展复合薄膜的安装口；二维移动系统，包括用于放置样品池的二维载物台以及使二维载物台移动的步进电机；显微成像测量系统，包括可垂直升降调节的显微镜头，安装在样品池正上方，并与数据处理系统相连接；数据处理系统，用于根据二维载物平台及显微镜头的位移数据，输出可延展复合薄膜在不同压力情况下不同位置的轮廓曲线以及曲线的曲率，获得曲线与压力的关系。2.根据权利要求1所述柔性传感器的变形检测装置，其特征在于，所述显微镜头连接微距调节器，所述微距调节器连接所述数据处理系统。3.根据权利要求2所述柔性传感器的变形检测装置，其特征在于，所述数据处理系统为图像处理计算机。4.根据权利要求3所述柔性传感器的变形检测装置，其特征在于，所述步进电机连接步进电机控制器，所述步进电机控制器连接所述图像处理计算机。5.根据权利要求1-4任一项所述柔性传感器的变形检测装置，其特征在于，所述微泵连接微泵控制器。6.一种权利要求1-5任一项所述柔性传感器的变形检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：安装二维载物台，调整底座水平高度，使二维载物台保持水平；S2：选取需要进行测试的柔性传感器，贴合于柔性可延展基膜上形成可延展复合薄膜；S3：连通储液池和微泵，再连...

【专利技术属性】
技术研发人员：计宏伟，陈诚，贾宗彪，郭宁，陈瑞，
申请(专利权)人：天津商业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12