利用电磁耦合的压力分布传感器的制作方法

专利名称：利用电磁耦合的压力分布传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用电磁耦合的压力分布传感器，并且更具体
地，涉及能够补偿电磁耦合部的位移并且能够测量相对于检测表面在 滑动方向上的位移或力的压力分布传感器。
背景技术：
已知的是，压力分布传感器利用根据两个线圈之间的距离改 变两个线圈之间的电磁耦合的程度的现象，如，例如在专利文献1中 公开的。在压力分布传感器中，以矩阵形式安排多个传感器元件，以 基于电磁耦合的程度的变化检测施加到传感器元件上的压力的分布， 其中在所述传感器元件中缓冲材料被置于线圈之间。此外，由本发明 人提出并且在日本专利申请2005-096580和2006-011748中公开的技术 涉及下述压力分布传感器，即该压力分布传感器具有邻近多个电磁耦 合的线圈而设置的导电材料，并且通过利用根据导电材料和线圈之间 的距离改变电磁耦合的程度的现象来检测压力分布。专利文献1:日本专利特开2005-15647
发明内容
本发明要解决的问题然而，在利用电磁耦合的传统压力分布传感器中，有必要执 行两个电磁耦合线圈的精确定位。因此，在生产具有大的检测表面的 压力分布传感器的情形中，实现所有线圈的校准有很多困难。此外， 通过重叠两个板而形成检测表面的技术因此难以实现，其中，在每个 板上设置多个线圈。
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此外，利用电磁耦合的传统压力分布传感器只能检测在相对 于检测表面的垂直方向上的压力，但是不能检测在除了垂直于检测表 面的方向以外的滑动方向上的位移、方向或力。因此，在运动和医学 领域中执行步态分析等的情形中，由于不能检测诸如踢的方向或踢的 力的三维矢量，所以不能实现满意的分析。鉴于上述情形已经提出本发明，并且其目标是提供下面这样
的压力分布传感器，该传感器利用电磁耦合而无需在电磁耦合的线圈 之间定位，并且能够在滑动方向上检测力。
解决问题的方式为了实现上述目的，根据本发明，提供了对检测表面利用电
磁耦合的压力分布传感器，该压力分布传感器包括多个第一环线， 其相互平行地布置在同一平面上；多个第二环线，其被一个和另一个 平行地布置在不同于第一环线所布置的平面的同一平面上，并且被布 置在与第一环线正交的方向上；多个电磁耦合部，其中，第一环线和 第二环线在第一环线和第二环线的交叉处电磁耦合，并且其中电磁耦 合的程度随着施加到检测表面的压力而变化；驱动部，其连接到第一 环线和第二环线中的一方，并且驱动连接到该驱动部的环线；检测部， 其连接到第一环线和第二环线中的另外一方，并且根据基于在电磁耦 合部的电磁耦合的来自连接到该检测部的环线的检测信号检测压力； 多个第三环线，其相互平行地布置在与所述第一环线和所述第二环线 中的一方所布置的平面相同的平面上，所述第三环线中的每个被布置 为与第一环线和第二环线中布置在与所述多个第三环线相同的平面上 的一方部分地重叠，并且所述第三环线可以以与第一环线和第二环线 中布置在与所述第三环线相同平面上的一方分离的方式连接到所述驱 动部和所述检测部中的一方。基于当驱动所述第一环线和所述第二环线中的一方时获得 的检测信号的值和当驱动所述第三环线时获得的检测信号的值之间的差异，或者基于来自所述第一环线和所述第二环线中的另外一方的检 测信号的值和来自所述第三环线的检测信号的值之间的差异，所述检 测部可以在相对于所述检测表面的除了垂直方向以外的滑动方向上检 测位移、方向和/或力。所述第三环线可以被布置在与所述第一环线被布置的平面 相同的平面上，并且所述压力分布传感器还包括多个第四环线，所述 第四环线相互平行地布置在与所述第二环线被布置的平面相同的平面 上，所述第四环线中的每个被布置成与所述第二环线部分地重叠，并 且所述第四环线可以以与所述第二环线分离的方式连接到所述驱动部 和所述检测部中的另外一方。通过所述第一环线和所述第二环线，可以在所述第一环线和 所述第二环线的交叉处设置所述电磁耦合部，所述第一环线和所述第 二环线中的一方被形成为直线形状，而另外一方被形成为线圈形状； 并且所述第三环线被布置在与所述第一环线和所述第二环线中形成直 线形状的一方所布置的平面相同的平面上。通过所述第一环线和所述第二环线，可以在所述第一环线和 所述第二环线的交叉处设置所述电磁耦合部，所述第一环线和所述第 二环线都被形成为线圈形状。所述第一环线和所述第二环线可以都被形成为直线形状，并 且可以通过在邻近所述第一环线和所述第二环线的交叉处的部分形成 导电材料片来提供所述电磁耦合部。所述压力分布传感器还可以包括用于所述导电材料片的弹 性构件，用于所述导电材料片的弹性构件被设置在邻近所述第一环线 和所述第二环线的交叉处的部分与所述导电材料片之间。
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所述压力分布传感器还可以包括用于所述导电材料片的板 构件，在用于所述导电材料片的板构件上提供所述导电材料片。所述压力分布传感器还可以包括用于所述导电材料片的弹
性板构件，在用于所述导电材料片的弹性板构件上提供用于所述导电 材料片的所述弹性构件。所述压力分布传感器还可以包括用于所述线的弹性构件，用 于所述线的弹性构件设置于所述第一环线和所述第二环线之间。所述压力分布传感器还可以包括用于所述线的弹性板构件， 在用于所述线的弹性板构件上提供用于所述线的弹性构件。所述压力分布传感器还可以包括在其上布置所述第一环线 的第一板构件和在其上布置所述第二环线的第二板构件，并且其中所 述第三环线被布置在所述第一板构件和所述第二板构件中的一个上。这里，所述第一板构件和所述第二板构件中的至少一个具有 柔性。所述压力分布传感器还可以包括在所述第一板构件和所述 第二板构件的端部处的用于布线所述第一、第二和第三环线的布线部 分。这里，所述布线部分可以包括基板，在所述基板上图案化布 线，用于连接所述环线。所述第一板构件和所述第二板构件可以由合成树脂制成，而 第一、第二、第三环线由铝箔制成。
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所述第三环线可以具有与所述第一环线和所述第二环线中
的一方的形状相同的形状，并且被布置在从所述第一环线和所述第二
环线中的一方移位1/4间距的位置处。 本发明的优点根据本发明的利用电磁耦合的压力分布传感器具有下面的 优点，即，不需要被电磁耦合的线圈之间的定位，并且容易进行检测 表面的装配和安装。此外，该压力分布传感器不仅能够在相对于检测 表面的垂直方向上检测力，而且还可以在滑动方向上检测力，并且能 够检测3D压力矢量。
具体实施例方式下面将参照附图描述实现本发明的优选实施方式。图1是用 于解释根据本发明的第一实施例的压力分布传感器的示意性俯视图。 压力分布传感器主要由检测表面、驱动部10和检测部20构成，其中 检测表面由多个第一环线1、多个第二环线2以及多个第三环线3构成。 第一环线1相互平行地布置在同一平面上。每个第一环线1被连接到 驱动部10，从而用作驱动线圈。第二环线2相互平行地布置在同一平 面上。第二环线2的布置平面与第一环线1的不同。第二环线2布置 在与第一环线1正交的方向上。第二环线2中的每个连接到检测部20， 从而用作检测线圈。驱动部10主要由高频振荡器11、驱动放大器12和驱动线 切换器13构成，并且被顺序地连接到各第一环线1，从而顺序地驱动 第一环线1。检测部20主要由检测线切换器21和检测放大器22构成， 并且被顺序地连接到第二环线2，从而从第二环线2顺序地检测感应的 电流或感应的电压。
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通过微型计算机等适当地控制驱动部10和检测部20，并
且被构造为能够获得需要的输出。例如，驱动部io被首先连接到第一
环线中的第一个，并且检测部20被顺序地连接到第二环线，从而在这个例程测量输出信号。在那之后，驱动部IO被连接到第一环线中的第二个，并且检测部20被顺序地连接到第二环线，从而在这个例程测量输出信号。通过重复上面的过程，能够测量在检测表面上对应于第一和第二环线之间的交叉点的XY坐标的所有位置处的输出信号。驱动部10和检测部20的构造不限于在图1中所示的示例，而是只要驱动部能够驱动第一环线并且检测部能够检测感应电流或感应电压，它们可以具有任何构造。此外，第一环线被用作检测线圈以及第二环线用作驱动线圈的结构都可以是可能的。如在图中所示，在根据本发明的第一实施例的压力分布传感器中，每个第一环线1是直线状环线而每个第二环线2是具有矩形状线圈的环线，并且电磁耦合部被形成为使得在第一和第二环线的交叉处获得电磁耦合。每个电磁耦合部的耦合系数根据施加到检测表面的压力大小改变。更具体地，弹性构件被设置在第一环线和第二环线之间，由此，第一和第二环线之间的距离随着施加的压力改变。当压力被施加到检测表面时，每个电磁耦合部对应于被施加压力的部分的电磁耦合的程度变化。因此，能够通过测量检测到的感应电流等来测量施加的压力的大小和被施加压力的位置。尽管在图1的示例中每个第二环线具有矩形状线圈，但是本发明不限于此，而是只要能够获得电
磁耦合，线圈形状可以被形成为诸如弓形形状或三角形形状的任何形状。作为本发明最大特征的部分，多个第三环线3被设置在本发明的压力分布传感器中。第三环线3相互平行地布置在同一平面上。第三环线3的布置平面与第一环线1的相同。第三环线3和第一环线1被相互平行地布置，从而它们彼此部分地重叠。第三环线3以与第一环线1分离的方式连接到驱动部10。
考虑到第一环线1和第二环线2之间的位置关系，第一环线
1在附图的列方向上直线状地布置，使得在图1中所示的压力分布传感器中电磁耦合状态不受列方向上的位移的影响。然而，如果第一环线1
和第二环线2在行方向上彼此移位，那么将在第一环线1和线圈形状的第二环线2的交叉处形成的电磁耦合部从它们的合适位置移位，这可能导致零电磁耦合。因此，在根据本发明的压力分布传感器中，第三环线3平行于第一环线1布置。通过如此做，即使在行方向上发生了移位，第一环线1或第三环线3也耦合到第二环线2。因此，能够说，在压力分布传感器中，在第一环线1和第二环线2之间的任何移位不会妨碍压力分布检测。S卩，驱动部10以切换的方式连接到第一环线1和第三环线3，以顺序地驱动第一环线1和第三环线3，并且在驱动各环线的同时使用耦合系数的绝对值之和或平方的和的平方根，使得能够在不受位移影响的情况下检测压力分布。在第一环线1和第三环线3之间的切换可以连续或交替地进行。此外，通常可以采用只有第一环线l被用于检测的构造，如果必要，使用第三环线3。虽然已经描述通过使用切换器物理地切换第一环线1和第三环线3的构造，但是只要以分离的方式驱动第一环线1和第三环线3，则可以采用关于切换机构的任何构造。例如，可以采用下述结构，S卩，使用不同驱动频率来同时驱动第一环线1和第三环线3，并且检测侧根据使用的频率检测压力分布。此外，基于当驱动部10连接到第三环线3时获得的检测信号的值和当驱动部IO连接到第一环线1时获得的检测信号的值之间的差异，检测部20能够在除了垂直于检测表面的方向以外的滑动方向上检测位移、方向和/或力，特别地，由于在根据第一实施例的压力分布传感器中电磁耦合状态不受列方向上的位移的影响，所以检测部20能够在行方向上检测位移、方向和/或力。即，通过在第一环线1和第三环线3之间切换，对于相同的压力分布，能够获得不同的检测信号。因此，通过使用检测信号之间的差异，能够检测关于第一环线1和第二环线2在滑动方向上的位移、方向和/或力。在根据本发明的第一实施例的压力分布传感器中，第一环线l被形成为直线形状，第二环线2被形成为线圈形状，并且第三环线3被布置为与第一环线1部分地重叠。然而，本发明不限于此。例如，可以采用下述构造，即，第一环线1被形成为线圈形状，第二环线2被形成为直线形状，并且第三环线3被布置为与第二环线2部分地重叠。即，只要第三环线3被布置成与第一环线1或第二环线2在能够发生位移的方向上在从第一环线1或第二环线2移位的位置处部分地重叠，则第三环线3可以被设置在第一环线1侧或第二环线2侧。此外，在图1的示例中，多个第三环线3具有与第一环线1相同的形状，并且被布置在从第一环线1移位1/4间距(pitch)的位置。当各环线的宽度和它们之间的间隔相等时，该布置用最小数目的线圈提供最大效果。然而，本发明不限于此。例如，在有必要补偿大的位移或有必要更精细地补偿位移的情形中，在第三环线3之间的布置间隔可以更小，以增加第一环线l和第三环线3之间的重叠区域。此外，关于第一环线1或第二环线2，各环线的宽度和间隔不必彼此相等，并且可以根据检测表面的分辨率等对它们进行适当的设定。因为根据本发明的压力分布传感器具有如上所述的能够补偿位移的构造，所以不需要执行第一环线1和第二环线2之间精确的定位。因此，例如，板构件被用来构成检测表面的构造是可能的。更具体地，通过准备板构件并且使它们彼此重叠，能够容易地当场构成检测表面，其中在所述板构件上分别布置第一环线l和第二环线2。图2是示意性地解释下述示例的示图，g卩，在该示例中，根据第一实施例的压力分布传感器的检测表面由板构件构成。通过在彼此正交的方向上设置第一板构件100和第二板构件200并且在两者之间插入弹性板300，获得在图2中所示的压力分布传感器的检测表面。第一环线和第三环线被布置在第一板构件100上。第二环线被布置在第二板构件200
13上。不需要执行第一板构件100和第二板构件200之间的精确的定位，
从而在例如压力分布传感器被安装在房间地板的整个表面上的情形中，通过布置板构件可以容易简单地当场获得检测表面。在所示的图中，两个平行布置的矩形的第一板构件和两个平行布置的矩形的第二板构件被用来构成宽的检测表面。然而，使用的板构件的数目不限于此，而是如果必要的话可以增加或减少。板构件能够被构造为巻状板构件，在所述板构件上形成通过利用诸如PET的合成树脂层压由铝箔等形成的环线获得的连续布线图案。根据在其上安装压力分布传感器的地板的尺寸切割巻状板构件。然后第二板构件200被置于地板上，弹性板300被置于第二板构件200上，并且最后第一板构件100被置于弹性板300上。根据本发明，这时不需要执行精确的定位，从而能够容易地完成安装。此外，当板构件由PET材料形成时，板构件具有柔性，从而能够确保在电磁耦合部与其邻近部分之间的分离。包括驱动部、检测部等的控制器400被连接到如此获得的检测表面，从而构成压力分布传感器。将更具体地描述板构件被构造为巻状板构件的情形。图3是其上形成有用于第一和第三环线的布线图案的第一板构件100的俯视平面图。如在图中所示，第一板构件100被构造为其上形成有直线状布线图案110的巻状板。例如，在第一板构件100上图案化8个直线状布线图案IIO。要被图案化的布线图案的数目不限于此，而是必要的话可以增加或减少。图4是其上形成有用于第二环线的布线图案的第二板构件200的俯视平面图。如在图4中所示，第二板构件200被构造为其上形成有线圈形状布线图案的巻状板。例如，在第二板构件200上图案化用于构成2个线圈形状环线的4个矩形布线图案210。在第二板构件200上被图案化的布线图案的数目不限于此，而是必要的话可以增加或减少。
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当以上板构件被用来获得如图1中所示的布线图案时，可以使用直接将引导线等连接到板构件的方法。然而，可选择地，可以使
用如下所描述的连接基板。在该情形下，第一板构件100和第二板构件200被分别切割成预定尺寸。然后，在获得的第一板构件100和第二板构件200中在其两端形成连接孔111、 112、 211和212，并且将用于短路的基板和用于切换的基板用来在各板构件的端部连接线，其中在所述基板上先形成对应于连接孔的间距的布线图案。图5是说明用于第一板构件100的环线的短路的基板的俯视平面图。用于短路的基板具有用于以需要的方式连接布置在同一表面上的第一环线1的短路布线和用于以需要的方式连接需要的一对第三环线3的短路布线，从而第一环线1和第三环线3彼此部分地重叠。如在图中所示，连接孔113形成在用于短路的基板中。连接孔113的位置和第一板构件100的连接孔111的位置彼此一致，并且用于短路的基板和第一板构件IOO通过螺钉穿过例如带齿垫圈而被装配在一起，从而形成第一环线1和第三环线3的一端。对于与设置用于第一板构件100的环线的短路的基板的一端相对的另外一端，使用用于切换的基板。图6是示出用于第一板构件100的环线的切换的基板的俯视平面图。用于切换的基板具有下面这样的结构，即，该结构能通过切换器13将第一环线1的一端连接到地以及将其另一端连接到控制器400，并且能通过切换器13将第三环线3的一端连接到地以及将其另一端连接到控制器400。通过这种结构，能够获得如图1中所示的布线图案。如在图6中所示，连接孔114形成在用于切换的基板中。连接孔114的位置和第一板构件100的连接孔112的位置彼此一致，并且用于切换的基板和第一板构件100通过螺钉穿过例如带齿垫圈而被装配在一起，从而形成第一环线1和第三环线3的另一端。虽然在图示的示例中切换器13被设置在基板上，但是本发明不限于此，切换器13可以被包括在控制器400中。
在第二板构件200的两端部，提供在图7和图8中所示的用 于短路的基板和用于切换的基板。图7是示出用于第二板构件200的 环线的短路的基板的俯视平面图。用于短路的基板具有用于以需要的 方式连接布置在同一表面上的第二环线2的短路布线。图8是示出用 于第二板构件200的环线的切换的基板的俯视平面图。用于切换的基 板具有下面这样的结构，即，该结构能通过切换器21将第二环线2的 一端连接到地以及将其另一端连接到控制器400。通过这种结构，能够 获得如图1中所示的布线图案。如在图7中所示，连接孔213形成在 用于短路的基板中。连接孔213的位置和第二板构件200的连接孔211 的位置彼此一致，并且用于短路的基板和第二板构件200通过螺钉穿 过例如带齿垫圈而装配在一起，从而形成第二环线2的一端。如在图8 中所示，连接孔214形成在用于切换的基板中。连接孔214的位置和 第二板构件200的连接孔212的位置彼此一致，并且用于切换的基板 和第二板构件200通过螺钉穿过例如带齿垫圈而装配在一起，从而形 成第二环线2的另一端。如切换器13的情形一样，切换器21可以被 包括在控制器400中。在图5到图8中所示的每个基板被构造为与在图3和图4 中所示的布线图案建立一一对应的关系。然而，本发明不限于此，例 如，两个板构件被用于一个基板，或者两个或更多个基板被用于一个 板构件。因为在根据本发明的压力分布传感器中，不需要执行第一环 线1和第二环线2之间精确的定位，所以能够容易地组合板形状布线 用于布置。不用说，在压力分布的实际测量之前可以适当地进行校准 等。接下来将会参照图9描述根据本发明的第二实施例的压力 分布传感器。图9是用于说明根据本发明的第二实施例的压力分布传感器的示意性俯视平面图。在图9中，与图1中相同的参考标号基本 表示相同的部分，并且这里将省略对其的描述。在第一实施例中，检 测表面由直线状第一环线和线圈形状的第二环线构成，并且它们彼此 直接电磁耦合，而在第二实施例中，第一环线和第二环线都被形成为 直线形状，并且邻近直线状第一环线和第二环线彼此交叉的部分形成 导电材料片，从而构成电磁耦合部，在该电磁耦合部，直线状第一环 线和第二环线间接电磁耦合。此外，虽然在第一实施例中能够检测在 行方向上的位移，但是根据第二实施例的压力分布传感器能够被构造 为不仅能检测行方向上的位移，还可以检测在列方向上的位移，并且 进一步，在3D方向上的位移。参考图9，下面将更具体地描述压力分布传感器的构造。在 根据第二实施例的压力分布传感器的检测表面中，直线状第二环线2 被布置成以直角与直线状第一环线1交叉，并且导电材料片5邻近第 一环线1和第二环线2彼此交叉的部分设置，从而构成电磁耦合部， 在该电磁耦合部，第一环线1和第二环线2间接电磁耦合。此外，如在图9中所示，第三环线3被布置为与第一环线1 部分地重叠。此外，在第二实施例中，多个第四环线4被布置在与第 二环线2相同的平面上，从而与第二环线2部分地重叠。第四环线4 以从第二环线2分离的方式连接到检测部20。邻近第一环线1和第二环线2的交叉处的设置有导电材料片 的部分不限制于刚好在交叉处之上的部分，而是，导电材料片可以邻 近于刚好下述中心线的交叉处之上的部分而设置，其中所述中心线为 一对第一环线和第三环线的中心线以及一对第二环线和第四环线的中 心线，如图9中所示。如在图9中所示，在根据第二实施例的压力分布传感器中， 导电材料片5邻近第一环线1和第二环线2彼此交叉的部分而设置，从而构成电磁耦合部，在该电磁耦合部，第一环线1和第二环线2间 接电磁耦合。在每个电磁耦合部，当压力被施加到检测表面时，耦合 系数改变。更具体地，导电材料片5通过弹性构件6而设置在检测表 面上，并且从而在导电材料片5与第一环线和第二环线之间的距离根 据压力大小而改变。因此，当压力被施加到检测表面时，对应于被施 加压力的部分的电磁耦合部的电磁耦合程度改变。因此，通过测量检 测到的感应电流等能够检测施加的压力的大小和已经施加压力的位 置。在根据第二实施例的压力分布传感器中，布置多个第三环线 3和多个第四环线4。驱动部10可切换地连接到第一环线1和第三环 线3，并且检测部20可切换地连接到第二环线2和第四环线4。在根据第二实施例的压力分布传感器中，通过弹性构件6 设置在检测表面上的导电材料片5被构造为不仅可在相对于检测表面 的垂直方向上移动，而且还可在相对检测表面的滑动方向上移动。图 10是示出在根据第二实施例的压力分布传感器中的检测表面的一部分 的截面视图。如所示，对于各导电材料片5 —个与另一个独立地提供 弹性构件6，从而导电材料片5能够一个与另一个独立地在任意方向上 移动。因为第三环线3平行于第一环线1布置，所以即使在图9中的 行方向上发生了位移，第一环线1和第三环线3中的一方也不可避免 地耦合到第二环线2。 g卩，在行方向上的位移不妨碍压力分布检测。此 外，因为第四环线4平行于第二环线2布置，所以即使在图9中的列 方向上发生了位移，第二环线2和第四环线4中的一方也不可避免地 耦合到第一环线l。 S卩，在列方向上的位移不妨碍压力分布检测。驱动 部10以切换的方式连接到第一环线1和第三环线3，以顺序地驱动第 一环线1和第三环线3，并且检测部20以切换的方式连接到第二环线 2和第四环线4，以执行检测，并且在各环线的驱动时间和检测时间使 用耦合系数的绝对值之和或平方的和的平方根，使得能够在不受位移 影响的情况下检测压力分布。同样在第二实施例中，用于第一环线1和第三环线3的切换机构不限于其中第一环线1和第三环线3通过使 用切换器物理地切换的机构，只要第一环线1和第三环线3以分离的 方式被驱动，则可以采用任何的构造。例如，可以采用下面所述的构 造，S卩，不同驱动频率被用来同时驱动第一环线和第三环线，并且检
测侧根据使用的频率检测压力分布。类似地，用于第二环线2和第四 环线4的切换机构不限于其中第二环线2和第四环线4通过使用切换 器物理地切换的机构，只要第二环线2和第四环线4以分离的方式被 驱动，则可以采用任何的结构。例如，可以采用下面所述的结构，艮P， 多个检测电路连接到第二环线2和第四环线4，从而以一个和另一个分 离的方式同时检测压力分布。此外，基于当驱动部10连接到第三环线3时获得的检测信 号的值和当驱动部IO连接到第一环线1时获得的检测信号的值之间的 差异，以及基于当检测部20连接到第四环线4时获得的检测信号的值 和当检测部20连接到第二环线2连接时获得的检测信号的值之间的差 异，检测部20能够检测在除了相对于检测表面的垂直方向以外的滑动 方向上的位移、方向和/或力。在滑动方向上的位移不仅能够被检测为 2D矢量，而且还可以被检测为3D矢量。下面将具体地描述检测3D矢量的步骤。在下面说明中使用 的符号ai、 bi、 ci和di分别对应于在图9中所示的第四环线4、第二环 线2、第一环线1和第三环线3的连接端子。其中i是从l到n的自然 数并且表示第i个环线。此外，当驱动部或检测部连接到各个端子时获 得的输出信号的振幅被假设为Aad、 Aadi、 Abei和Abdi。切换器13被用来将驱动部10连接到连接端子cl，并且切 换器21被用来将检测部20连接到连接端子al ，从而检测输出信号Aael 。 然后，切换器21被用来将检测部20连接到连接端子bl，从而检测输 出信号Abd。随后，切换器13被用来将驱动部10连接到连接端子dl， 并且切换器21被用来将检测部20连接到连接端子al，从而检测输出
19信号A^。此外，切换器21被用来将检测部20连接到连接端子bl连 接，从而检测输出信号Abdl。重复一系列上述步骤直到i达到n为止，
从而获得对应于所有布置的环线的输出信号。利用如此获得的输出信号，能够通过下面的等式表示压力 Zi、 x-位移Axi以及y-位移Ay。
zi=Aaci+Aadi+AbCi+Abdi [等式2]
△X — (Aaci + Abci) — (Aadi + Abdi)
Ay = (Aaci + Aadi) - (Abci + Abdi) 1 zi根据等式1到3，能够检测在每个坐标位置的压力(在z方 向上的位移)以及x方向和y方向上的位移，并且基于这三个值，能 够获得3D矢量。获得输出信号的顺序，即，借助于切换器切换环线的 顺序不特别地限于上述顺序，而是只要能够获得各输出信号，切换可 以以任何顺序执行。此外，在上面的例子中，首先执行对应于所有对 环线的输出信号的获得，然后将获得的值输入等式中。然而，可选择 地，各输出可以被输入到等式中，用于每个第i对环线的测量。在图9中所示的第二实施例中，导电材料片被设置成可一个 与另一个独立地自由移动。然而，本发明不限于此，而是可以采用导
20电材料片只能在行方向上移动的结构。在这种情况下，用于检测在列 方向上的位移的第四环线变得不必要。相反，在导电材料片只能在列 方向上移动的情形中，用于检测在行方向上的位移的第三环线变得不 必要。如上所述，根据本发明的压力分布传感器的构造可以根据要检 测的对象而改变。当导电材料片5被设置成可一个与另一个独立地自由移动 时，除了在相对于检测表面的垂直方向上，导电材料片5优选地被设
置成可在相对于检测表面的滑动方向上一个与另一个独立地移动。然 而，可以使用通过将弹性构件形成到板内而获得的弹性板构件。此外，
导电材料片5可以被组成为通过将多个导电材料片5设置在板构件上 而获得的导电材料板构件。在第二实施例中，第一环线和第二环线之间的距离是固定 的，并且通过检测导电材料片和环线之间的距离的变化，能够检测电 磁耦合程度的变化。即，弹性材料不必设置在第一环线和第二环线之 间。然而，本发明不限于此，而是弹性构件可以设置在第一环线和第 二环线之间。在第一实施例中，第一环线l被形成为直线形状，而第二环 线2被形成为线圈形状。在第二实施例中，第一环线1和第二环线2 都被形成为直线形状，并且导电材料片被用来构成电磁耦合部，其中 第一环线和第二环线在该电磁耦合部间接电磁耦合。然而，本发明不 限于此，而是第一环线和第二环线可以都被形成为线圈形状，以构成 电磁耦合部，其中第一环线和第二环线在该电磁耦合部直接电磁耦合。 在这种情形下，第三环线3也被形成为线圈形状，并且与第一环线1 布置在同一平面，从而与第一环线1部分地重叠，并且第四环线4也 可以被形成为线圈形状，并且与第二环线2布置在相同的平面，从而 与第二环线2部分地重叠。
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此外，同样在第二实施例中，通过使用如在图2中所示的板
构件，可以构成压力分布传感器。根据本发明的利用电磁耦合的压力分布传感器不限于在图 中所示的构造，在没有脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行 各种修改。



图1是用于解释根据本发明的第一实施例的压力分布传感器的示 意性俯视平面图。
图2是解释下述示例的示意图，即，在该示例中，根据第一实施 例的压力分布传感器的检测表面由板构件构成。
图3是其上形成有第一和第三环线的布线图案的第一板构件的俯 视平面图。
图4是其上形成有第二环线的布线图案的第二板构件的俯视平面图。
图5是示出用于第一板构件的环线的短路的基板的俯视平面图。 图6是示出用于第一板构件的环线的切换的基板的俯视平面图。 图7是示出用于第二板构件的环线的短路的基板的俯视平面图。 图8是示出用于第二板构件的环线的切换的基板的俯视平面图。 图9是用于解释根据本发明的第二实施例的压力分布传感器的示
意性俯视平面图。
图IO是示出在根据第二实施例的压力分布传感器中的检测表面的
一部分的截面图。
参考标记的说明 [0064〗
1:第一环线 2:第二环线
223:第三环线
4:第四环线
5:导电材料片
6:弹性构件
10:驱动部
11:高频振荡器
12:驱动放大器
13:驱动线切换器
20:检测部
21-检测线切换器
22:检测放大器
100:第一板构件
110:布线图案
111到114:连接孔
200:第二板构件
210:布线图案
211到214:连接孔
300:弹性板
400:控制器
权利要求
1. 一种对检测表面利用电磁耦合的压力分布传感器，包括多个第一环线，所述多个第一环线相互平行地布置在同一平面上；多个第二环线，所述多个第二环线相互平行地布置在不同于其上布置有所述第一环线的平面的同一平面上，并且布置在正交于所述第一环线的方向上；多个电磁耦合部，其中，所述第一环线和所述第二环线在所述第一环线和所述第二环线的交叉处电磁耦合，并且其中电磁耦合的程度随着施加到所述检测表面的压力而变化；驱动部，所述驱动部连接到所述第一环线和所述第二环线中的一方，并且驱动连接到所述驱动部的环线；检测部，所述检测部连接到所述第一环线和所述第二环线中的另一方，并且根据基于在所述电磁耦合部的电磁耦合的来自连接到所述检测部上的环线的检测信号检测压力；以及多个第三环线，所述多个第三环线相互平行地布置在与其上布置有所述第一环线和所述第二环线中的一方的平面相同的平面上，每个所述第三环线被布置为，与所述第一环线和所述第二环线中布置在与所述第三环线相同平面上的一方部分地重叠，并且所述第三环线可以以与所述第一环线和所述第二环线中布置在与所述第三环线相同平面上的一方分离的方式连接到所述驱动部和所述检测部中的一个。
2. 根据权利要求l所述的压力分布传感器，其中，基于当所述第 一环线和所述第二环线中的一方被驱动时获得的检测信号的值和当所 述第三环线被驱动时获得的检测信号的值之间的差异，或者基于来自 所述第一环线和所述第二环线中的另外一方的检测信号的值和来自所 述第三环线的检测信号的值之间的差异，所述检测部检测在除了相对 于所述检测表面的垂直方向以外的滑动方向上的位移、方向和/或力。
3. 根据权利要求1或2所述的压力分布传感器，其中，所述第三环线被布置在与布置有所述第一环线的平面相同的平面 上，并且所述压力分布传感器还包括多个第四环线，所述第四环线相互平 行地布置在与布置有所述第二环线的平面相同的平面上，每个所述第 四环线被布置成与所述第二环线部分地重叠，并且所述第四环线可以 以与所述第二环线分离的方式连接到所述驱动部和所述检测部中的另 外一个。
4. 根据权利要求1或2所述的压力分布传感器，其中，通过所述 第一环线和所述第二环线，在所述第一环线和所述第二环线的交叉处 设置所述电磁耦合部，所述第一环线和所述第二环线中的一方被形成 为直线形状，而另外一方被形成为线圈形状；并且所述第三环线被布 置在与布置有所述第一环线和所述第二环线中形成为直线形状的一方 的平面相同的平面上。
5. 根据权利要求3所述的压力分布传感器，其中，通过所述第一 环线和所述第二环线，在所述第一环线和所述第二环线的交叉处设置 所述电磁耦合部，所述第一环线和所述第二环线都被形成为线圈形状。
6. 根据权利要求l至3中任何一项所述的压力分布传感器，其中， 所述第一环线和所述第二环线都被形成为直线形状，并且 通过在邻近所述第一环线和所述第二环线的交叉的部分形成导电材料片来设置所述电磁耦合部。
7. 根据权利要求6所述的压力分布传感器，还包括用于所述导电 材料片的弹性构件，用于所述导电材料片的弹性构件被设置在邻近所 述第一环线和所述第二环线的交叉的部分与所述导电材料片之间。
8. 根据权利要求6或7所述的压力分布传感器，还包括用于所述 导电材料片的板构件，所述导电材料片被设置在用于所述导电材料片的板构件上。
9. 根据权利要求7所述的压力分布传感器，还包括用于所述导电材料片的弹性板构件，用于所述导电材料片的所述弹性构件被设置在 用于所述导电材料片的弹性板构件上。
10. 根据权利要求1至9中的任何一项所述的压力分布传感器， 还包括用于所述线的弹性构件，用于所述线的弹性构件设置于所述第 一环线和所述第二环线之间。
11. 根据权利要求IO所述的压力分布传感器，还包括用于所述线 的弹性板构件，用于所述线的弹性构件设置在用于所述线的弹性板构 件上。
12. 根据权利要求1至11中的任何一项所述的压力分布传感器， 还包括在其上布置有所述第一环线的第一板构件和在其上布置有所述 第二环线的第二板构件，并且其中所述第三环线被布置在所述第一板 构件和所述第二板构件中的一个上。
13. 根据权利要求12所述的压力分布传感器，其中所述第一板构 件和所述第二板构件中的至少一个具有柔性。
14. 根据权利要求12或13所述的压力分布传感器，还包括在所 述第一板构件和所述第二板构件的端部处的用于布线所述第一、第二 和第三环线的布线部分。
15. 根据权利要求14所述的压力分布传感器，其中所述布线部分 包括基板，在所述基板上图案化布线用于连接所述环线。
16. 根据权利要求12至15中的任何一项所述的压力分布传感器，其中所述第一板构件和所述第二板构件由合成树脂制成，而第一、第 二、第三环线由铝箔制成。
17.根据权利要求1到16中的任何一项所述的压力分布传感器， 其中所述第三环线具有与所述第一环线和所述第二环线中的一方相同 的形状，并且被布置在从所述第一环线和所述第二环线中的一方移位1/4间距的位置。
全文摘要
一种利用电磁耦合的压力分布传感器，其中，使电磁耦合线圈的校准变得容易，并且能够检测在滑动方向上的力。利用电磁耦合的压力分布传感器具有下述检测表面，即，该检测表面包括在同一平面上相互平行地布置的多个第一环线(1)；在正交于与第一环线(1)的方向上相互平行地布置在同一平面上的多个第二环线(2)；相互平行地布置在与第一环线相同的平面上的多个第三环线(3)。第三环线(3)能够与第一环线(1)分离地与驱动部(10)连接。与第一环线连接的驱动部(10)驱动第一环线，与第二环线连接的检测部(20)根据基于在电磁耦合部的电磁耦合的来自第二环线的检测信号检测压力。
文档编号G01L5/00GK101490519SQ20078002675
公开日2009年7月22日 申请日期2007年7月3日 优先权日2006年7月14日
发明者小川保二 申请人:株式会社纽康姆