串联连接的柔性传感器结构制造技术

本发明专利技术涉及一种串联连接的柔性传感器结构，包括引线薄膜片和串联连接的至少两个柔性传感器，所述柔性传感器均包括压电块，所述压电块的两端设置有柔性电极；所述压电块的一端通过连接柔性薄膜片与其后级的柔性传感器的压电块的一端连接；第一级和末级的柔性传感器的压电块通过端头柔性薄膜片与引线薄膜片连接；连接柔性薄膜片上的两个柔性电极通过第一连接线连接；所述引线薄膜片上设有两个导电引线，端头柔性薄膜片上柔性电极通过第二连接线与导电引线连接。本发明专利技术中，通过串联连接形成柔性传感器结构来检测施加在预定路径范围内的压力值，在测量压电块的电阻之和时，能够先抵消传感器的部分测试误差，测量精度更高，应用广泛。用广泛。用广泛。

【技术实现步骤摘要】
串联连接的柔性传感器结构


[0001]本专利技术属于压力传感器
，特别涉及一种串联连接的柔性传感器结构。

技术介绍

[0002]随着时代的发展，压力传感器已经被应用于人们工作和生活的方方面面，人们对压力的监测要求越来越高，不在局限于对规整刚性表面的压力监测，形式也多种多样，普通的刚性传感器已无法达到人们的实际需求。柔性传感器是一种利用柔性材料制备的具有超强环境适应性的电子器件，可应用于人体健康监测、人体运动监测、人机交互以及软机器人技术等各个领域。但是现有的柔性传感器测量精度低，一般仅用于测量传感器上施加的压力是否有变化，而无法准确测量施加的压力的大小，且串联连接时使用多个柔性传感器进行连接误差较大。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种测量精度高的串联连接的柔性传感器结构。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种串联连接的柔性传感器结构，包括引线薄膜片和串联连接的至少两个柔性传感器，每一所述柔性传感器均包括一压电块，每一所述压电块的两端分别设置有一柔性电极；所述柔性电极与压电块的端面紧密贴合；对于未位于串联结构末级的柔性传感器，其压电块的一端通过一连接柔性薄膜片与其后级的柔性传感器的压电块的一端连接；对于位于串联结构第一级的柔性传感器和位于串联结构末级的柔性传感器，其压电块的另一端分别通过一端头柔性薄膜片与引线薄膜片连接；所述柔性电极设置在对应位置的连接柔性薄膜片或端头柔性薄膜片上，所述连接柔性薄膜片上设有一第一连接线，所述第一连接线的两端分别与该连接柔性薄膜片上的两个柔性电极连接；所述端头柔性薄膜片上设有一第二连接线，所述第二连接线与该端头柔性薄膜片上的柔性电极连接；所述引线薄膜片上设有两个导电引线，两个所述导电引线分别与两个第二连接线对应连接，两个所述导电引线用于向外反馈所有压电块的电阻值之和。
[0006]进一步的，所述压电块采用离子导电水凝胶制成；所述离子导电水凝胶的制备方法包括以下步骤：
[0007]步骤S1、将导电无机盐或导电离子液体加入到第一溶剂中，搅拌均匀后得到第一溶液；
[0008]步骤S2、将有机溶液、数种小分子单体和第二溶剂混合，搅拌均匀后得到第二溶液；
[0009]步骤S3、将引发剂、还原剂、交联剂等加入到第三溶剂中，搅拌均匀后得到第三溶液；
[0010]步骤S4、将第一溶液、第二溶液和第三溶液充分搅拌混合，并降温超声，静置后得
到预聚液；
[0011]步骤S5、将预聚液在低温环境下灌入模具中，然后将模具转移至恒温水浴槽中放置，通过恒温聚合得到离子导电水凝胶。
[0012]进一步的，所述柔性电极为单层石墨烯或石墨。采用单层石墨烯或石墨做电极，能够避免离子导电水凝胶中的离子与电极发生反应，影响测量精度。
[0013]进一步的，所述连接柔性薄膜片和端头柔性薄膜片的硬度和所述压电块的硬度一致。
[0014]进一步的，所述引线部的一端设置有插头，所述插头上设置有两个导电插片；每一所述导电引线分别与一导电插片对应连接。
[0015]进一步的，在所述引线薄膜片、连接柔性薄膜片和端头柔性薄膜片上均覆盖有绝缘层；所述绝缘层覆盖在第一连接线、第二连接线和导电引线引线上，且露出各柔性电极。
[0016]进一步的，所述柔性传感器沿环形路径均匀设置。
[0017]进一步的，两个所述端头柔性薄膜片为一个一体成型的整体，从而形成环形结构。
[0018]进一步的，所述压电块为柱形结构，包括朝向环形结构内侧的第一端面和朝向环形结构外侧的第二端面，且所述压电块的数量为偶数；对于未位于串联结构末级的奇数级柔性传感器，其压电块的第二端面通过一第一连接柔性薄膜片与其后级的柔性传感器的压电块的第二端面连接；对于未位于串联结构末级的偶数级柔性传感器，其压电块的第一端面通过一第二连接柔性薄膜片与其后级的柔性传感器的压电块的第一端面连接；对于位于串联结构第一级的柔性传感器和位于串联结构末级的柔性传感器，其压电块的第一端面分别通过一端头柔性薄膜片与引线薄膜片连接，且两个所述端头柔性薄膜片组合后的形状与第二连接柔性薄膜片的形状相同。
[0019]进一步的，所述压电块为柱形结构，包括朝向环形结构内侧的第一端面和朝向环形结构外侧的第二端面；对于未位于串联结构末级的柔性传感器，其压电块的第二端面通过一第三连接柔性薄膜片与其后级的柔性传感器的压电块的第一端面连接；对于位于串联结构第一级的柔性传感器，其压电块的第一端面通过端头柔性薄膜片与引线薄膜片连接；对于位于串联结构末级的柔性传感器，其压电块的第二端面通过端头柔性薄膜片与引线薄膜片连接，且两个所述端头柔性薄膜片组合后的形状与第三连接柔性薄膜片的形状相同。
[0020]本专利技术中，通过串联连接形成柔性传感器结构来检测施加在预定路径范围内的压力值，在测量压电块的电阻之和时，能够先抵消传感器的部分测试误差，测量精度更高；而且，串联连接后柔性传感器结构只有两个引线，可以当作一个柔性传感器接入测量电路进行测量，相比于分别通过多个柔性传感器进行测量，所需的测量电路结构更简单。串联连接形成环形结构时，还可以作为环形传感器进行测量。另外，采用离子导电水凝胶制作压电块，对压力的检测更为敏感，灵敏度高，能够准确测量出施加在传感器上的压力值的大小。实用性强，应用广泛。
附图说明
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0022]图1为本专利技术串联连接的柔性传感器结构的一个优选实施例的结构示意图。
[0023]图2为图1的爆炸图。
[0024]图3为设置两个压电块的柔性传感器结构的结构示意图。
[0025]图4为压电块的端面通过连接柔性薄膜片连接时，采用第二种连接方式的柔性传感器结构的结构示意图。
[0026]11.第一连接柔性薄膜片，12.第二连接柔性薄膜片，13.第三连接柔性薄膜片，14.端头柔性薄膜片，15.引线薄膜片，16.绝缘层，17.插头，20.压电块，21.第一端面，22.第二端面，31.第一连接线，32.第二连接线，33.柔性电极，34.导电引线，35.导电插片。
具体实施方式
[0027]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]如图1和图2所示，本专利技术串联连接的柔性传感器结构的一个优选实施例包括引线薄膜片15和串联连接的至少两个柔性传感器；柔性传感器串联后形成的结构可以是环形，也可以是其他形状；本实施例以所述柔性传感器沿环形路径均匀设置，从而串联形成环形结构为例进行说明。每一所述柔性传感器均包括一压电块18，所述压电块18采用离子导电水凝胶制成，离子导电水凝胶为具有收缩弹性且电阻值与形状变化相对应的软体导电材质，在压力作用下产生形变后其电阻值相应变化；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串联连接的柔性传感器结构，其特征在于，包括引线薄膜片和串联连接的至少两个柔性传感器，每一所述柔性传感器均包括一压电块，每一所述压电块的两端分别设置有一柔性电极；所述柔性电极与压电块的端面紧密贴合；对于未位于串联结构末级的柔性传感器，其压电块的一端通过一连接柔性薄膜片与其后级的柔性传感器的压电块的一端连接；对于位于串联结构第一级的柔性传感器和位于串联结构末级的柔性传感器，其压电块的另一端分别通过一端头柔性薄膜片与引线薄膜片连接；所述柔性电极设置在对应位置的连接柔性薄膜片或端头柔性薄膜片上，所述连接柔性薄膜片上设有一第一连接线，所述第一连接线的两端分别与该连接柔性薄膜片上的两个柔性电极连接；所述端头柔性薄膜片上设有一第二连接线，所述第二连接线与该端头柔性薄膜片上的柔性电极连接；所述引线薄膜片上设有两个导电引线，两个所述导电引线分别与两个第二连接线对应连接，两个所述导电引线用于向外反馈所有压电块的电阻值之和。2.根据权利要求1所述的串联连接的柔性传感器结构，其特征在于，所述压电块采用离子导电水凝胶制成；所述离子导电水凝胶的制备方法包括以下步骤：步骤S1、将导电无机盐或导电离子液体加入到第一溶剂中，搅拌均匀后得到第一溶液；步骤S2、将有机溶液、数种小分子单体和第二溶剂混合，搅拌均匀后得到第二溶液；步骤S3、将引发剂、还原剂、交联剂等加入到第三溶剂中，搅拌均匀后得到第三溶液；步骤S4、将第一溶液、第二溶液和第三溶液充分搅拌混合，并降温超声，静置后得到预聚液；步骤S5、将预聚液在低温环境下灌入模具中，然后将模具转移至恒温水浴槽中放置，通过恒温聚合得到离子导电水凝胶。3.根据权利要求1所述的串联连接的柔性传感器结构，其特征在于，所述柔性电极为单层石墨烯或石墨。4.根据权利要求1所述的串联连接的柔性传感器结构，其特征在于，所述连接柔性薄膜片和端头柔性薄膜片的硬度和所述压电块的硬度一致。5.根据权利要求1所述的串联连接的柔性传感器结构，其特征在于，所述引线部的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏鹰，吴祝建，
申请(专利权)人：轻昂化学深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：