基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器及制备方法技术

技术编号：42385619 阅读：8 留言：0更新日期：2024-08-16 16:13

本发明专利技术公开了一种基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器及制备方法，本发明专利技术的线性压力传感器包括激励线圈、检测线圈、弹性介质、基底和导轨组件，激励线圈和基底两者平行布置，基底套设在多根导轨上，弹性介质夹持布置在激励线圈和基底之间，检测线圈布置在基底上，弹性介质的受力F与沿导轨的长度方向的形变之间的特性曲线可补偿检测线圈的输出电压V与沿导轨的长度方向的距离之间的特性曲线，使得弹性介质的受力F、检测线圈的输出电压V之间为线性关系。本发明专利技术旨在提升压力传感器的检测灵敏度，使得压力传感器输出的电压与压力之间具有更好的线性特性，以实现对压力的精确检测。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器，具体涉及一种基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器及制备方法。

技术介绍

1、压力传感器广泛应用于工业、医疗、航空航天等领域，其测量精度直接影响到系统的控制质量和安全性能。然而，由于材料特性、制造工艺、温度变化等因素的影响，压力传感器往往存在非线性误差，即输出信号与实际压力之间的关系并非完全线性，这会导致测量结果的不准确。因此，如何提高压力传感器的线性度，对于提高测量精度具有重要意义。

技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器及制备方法，本专利技术旨在提升压力传感器的检测灵敏度，使得压力传感器输出的电压与压力之间具有更好的线性特性，以实现对压力的精确检测。

2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：

3、一种基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器，包括激励线圈、检测线圈、弹性介质、基底和导轨组件，所述激励线圈和基底两者平行布置，所述导轨组件包括垂直于基底布置的多根导轨，所述基底套设在多根导轨上且可沿着导轨的长度方向滑动，所述弹性介质夹持布置在激励线圈和基底之间，所述检测线圈布置在基底上，所述弹性介质的受力f与沿导轨的长度方向的形变之间的特性曲线可补偿检测线圈的输出电压v与沿导轨的长度方向的距离之间的特性曲线，使得输出电压v与受力f之间为线性关系。

4、可选地，所述弹性介质为半球体且其断面与激励线圈及基底平行布置，基底为厚度均匀的平板状。</p>

5、可选地，所述激励线圈为环形，所述弹性介质的断面嵌入在激励线圈的环形内孔中。

6、可选地，所述导轨组件的多根导轨一端固定在激励线圈上。

7、可选地，所述基底上设有柔性印制电路板，所述检测线圈布置在柔性印制电路板上。

8、可选地，所述检测线圈为采用纳米压印工艺制备在柔性印制电路板上，其所述螺旋形线圈的导线宽度和间隙为5μm以下。

9、可选地，所述检测线圈为螺旋形线圈。

10、可选地，所述弹性介质采用橡胶制成。

11、此外，本专利技术还提供一种前述的基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器的制备方法，包括：

12、步骤s101，分别制备激励线圈、检测线圈、基底和导轨组件；

13、步骤s102，给激励线圈通交流电以产生交变磁场，获取检测线圈的输出电压v与沿导轨的长度方向的距离之间的特性曲线；

14、步骤s103，分别生成多种弹性介质的设计方案，所述设计方案中包括弹性介质的材质选型、结构选型以及结构参数；针对多种弹性介质的设计方案分别采用仿真的方式获得弹性介质的受力f与沿导轨的长度方向的形变之间的特性曲线，并将弹性介质的受力f与沿导轨的长度方向的形变之间的特性曲线补偿检测线圈的输出电压v与沿导轨的长度方向的距离之间的特性曲线，得到补偿后的检测线圈的输出电压v与沿导轨的长度方向的距离之间的特性曲线；计算补偿后的检测线圈的输出电压v与沿导轨的长度方向的距离之间的特性曲线、理想的线性曲线之间的最大偏差，并选择最大偏差最小的弹性介质的设计方案作为最优的弹性介质的设计方案，并按照最优的弹性介质的设计方案加工弹性介质，并将其装配到激励线圈和基底之间，从而得到基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器。

15、此外，本专利技术还提供一种前述的基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器的应用方法，包括：给激励线圈通交流电以产生交变磁场，利用基底作为承压部件使其受力并通过获取检测线圈的输出电压v作为压力检测信号。

16、和现有技术相比，本专利技术主要具有下述优点：本专利技术弹性介质夹持布置在激励线圈和基底之间，检测线圈布置在基底上，弹性介质的受力f与沿导轨的长度方向的形变之间的特性曲线可补偿检测线圈的输出电压v与沿导轨的长度方向的距离之间的特性曲线，使得输出电压v与受力f之间为线性关系，从而能够使得提升压力传感器的检测灵敏度，使得压力传感器输出的电压与压力之间具有更好的线性特性，以实现对压力的精确检测。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器，其特征在于，包括激励线圈（1）、检测线圈（2）、弹性介质（3）、基底（4）和导轨组件（5），所述激励线圈（1）和基底（4）两者平行布置，所述导轨组件（5）包括垂直于基底（4）布置的多根导轨，所述基底（4）套设在多根导轨上且可沿着导轨的长度方向滑动，所述弹性介质（3）夹持布置在激励线圈（1）和基底（4）之间，所述检测线圈（2）布置在基底（4）上，所述弹性介质（3）的受力F与沿导轨的长度方向的形变之间的特性曲线可补偿检测线圈（2）的输出电压V与沿导轨的长度方向的距离之间的特性曲线，使得弹检测线圈（2）的输出电压V与受力F之间为线性关系。

2.根据权利要求1所述的基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器，其特征在于，所述弹性介质（3）为半球体且其断面与激励线圈（1）及基底（4）平行布置。

3.根据权利要求2所述的基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器，其特征在于，所述激励线圈（1）为环形，所述弹性介质（3）的断面嵌入在激励线圈（1）的环形内孔中。

4.根据权利要求3所述的基于弹性介质和电磁感应的线性压力传

5.根据权利要求1所述的基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器，其特征在于，所述基底（4）上设有柔性印制电路板，所述检测线圈（2）布置在柔性印制电路板上。

6.根据权利要求5所述的基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器，其特征在于，所述检测线圈（2）为采用纳米压印工艺制备在柔性印制电路板上，所述螺旋形线圈的导线宽度和间隙为5µm以下。

7.根据权利要求6所述的基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器，其特征在于，所述检测线圈（2）为螺旋形线圈。

8.根据权利要求1所述的基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器，其特征在于，所述弹性介质（3）采用橡胶制成。

9.一种权利要求1~8中任意一项所述的基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器的制备方法，其特征在于，包括：

10.一种权利要求1~8中任意一项所述的基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器的应用方法，其特征在于，包括：给激励线圈（1）通交流电以产生交变磁场，利用基底（4）作为承压部件使其受力并通过获取检测线圈（2）的输出电压V作为压力检测信号。

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【技术特征摘要】

1.一种基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器，其特征在于，包括激励线圈（1）、检测线圈（2）、弹性介质（3）、基底（4）和导轨组件（5），所述激励线圈（1）和基底（4）两者平行布置，所述导轨组件（5）包括垂直于基底（4）布置的多根导轨，所述基底（4）套设在多根导轨上且可沿着导轨的长度方向滑动，所述弹性介质（3）夹持布置在激励线圈（1）和基底（4）之间，所述检测线圈（2）布置在基底（4）上，所述弹性介质（3）的受力f与沿导轨的长度方向的形变之间的特性曲线可补偿检测线圈（2）的输出电压v与沿导轨的长度方向的距离之间的特性曲线，使得弹检测线圈（2）的输出电压v与受力f之间为线性关系。

4.根据权利要求3所述的基于弹性介质和电磁感应的线性压力传感器，其特征在于，所述导轨组...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽辉，杨诚修，胡佳飞，潘孟春，陈棣湘，吴少伟，刘妍，汪浩淼，孟祥贵，马宇琦，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：

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