专利名称：二维分布式柔性压力传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于传感技术装置，具体涉及一种检测压力和空间位移的电子学传感器。
背景技术：
目前检测压力主要采用半导体扩散硅压力传感器和铜合金箔制成的应变传感器。它们用于测量某个空间点上的压力，单个传感器不能检测二维空间曲面上的压力，也不能检测发生在二维空间曲面上的随机位移，强烈机械冲击震动会使传感器过载损坏。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提出一种新的传感器设计，能够以很高的灵敏度和响应速度动态检测作用在空间曲面上任何一点的压力以及对应的随机空间位移，并能承受强烈的机械冲击震动。
本实用新型的传感器通过下述技术方案予以实现。传感器包括感受器和与之相连的信号处理电路，N(N是正整数，50≥N≥1)个柔软的金属电极相互并连构成复合电极，N+1(N是正整数，50≥N≥1)个柔软的金属电极相互并连构成另一个电极，这两个电极交叉叠合，两个电极之间有一层绝缘材料，两个电极分别通过两条金属导线与频率变换器相连，频率变换器的输出端与鉴频器的输入端相连。
采用这种结构设计制造的传感器可以获得与作用在感受器上的压力和表面空间位移正相关的模拟量电压信号，信号与作用力的空间坐标无关。传感器灵敏度高，向应速度快，动态范围宽，不受电磁辐射和光辐射干扰，不受环境温度、湿度、气压影响，具有很强的耐机械冲击振动和压力负荷过载能力，可以成为多种现代医疗监护诊断治疗装置、工业自动化系统、机器人触觉传感系统、智能化家用电器产品和军用民用安全报警装置的核心传感部件。
图1是二维分布式柔性压力传感器的总体结构框图；图2是二维分布式柔性压力传传感器感受器部分结构示意图；图3是与二维分布式柔性压力传感器感受器相连的频率变换电路的第一种结构示意图；图4是与二维分布式柔性压力传感器感受器相连的频率变换电路的第二种结构示意图；图5是与二维分布式柔性压力传感器感受器相连的频率变换电路的第三种结构示意图；图6是本实用新型中与频率变换电路相连的鉴频器电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述。
N(N是正整数，50≥N≥1)个柔软的金属电极相互并连构成复合电极[1]，N+1(N是正整数，50≥N≥1)个柔软的金属电极相互并连构成电极[2]，电极[1]与电极[2]交叉叠合，电极[1]的每一个金属电极与电极[2]的每一个金属电极之间有一层绝缘材料[3]，电极[1]与电极[2]分别与金属导线[4]和金属导线[5]的一端相连，[4]和[5]的另一端与频率变换器[6]相连，频率变换器[6]的输出端与鉴频器[7]的输入端相连，如图1。相互交叉叠合其间垫以绝缘材料[3]的电极[1]和电极[2]是金属网或金属箔，金属网由直径0.05毫米至2毫米的金属丝编织而成，金属箔厚度在0.005毫米至2毫米之间。绝缘材料[3]是塑料薄膜、合成纤维、纺织品、纸或泡沫塑料，在[1]与[2]对应电极之间绝缘材料[3]垫层厚度在0.05毫米至2厘米之间，如图2。金属导线[4]和金属导线[5]分别是屏蔽线的芯线和屏蔽层外皮。频率变换器[6]有三种不同的结构，在第一种结构中导线[4]的一端与电阻[8]的一端相连，同时与运算放大器[9]的反相输入端相连，如图3；在第二种结构中导线[4]的一端与电阻[10]的一端相连，同时与CMOS与非门电路[11]的一个输入端相连，[11]的输出端与另一个CMOS与非门电路[12]的一个输入端相连，并与电阻[10]的另一端相连，导线[5]的一端与[12]的输出端相连，如图4；在第三种结构中导线[4]的一端与运算放大器[13]的反相输入端相连，同时与电阻[14]的一端相连，[13]的输出端与导线[5]相连，如图5。鉴频器[7]的结构是，电容器[15]的一端与半导体二极管[16]的一个极相连，同时与半导体二极管[17]的一个极性相反的电极相连，[17]的另一个电极与运算放大器[18]的反相输入端相连，同时与电容器[19]的一端相连，电容[19]的另一端与运算放大器[18]的输出端相连，电容器[15]的另一端与频率变换器[6]的输出端相连，如图6。
权利要求1.一种二维分布式柔性压力传感器，它由感受器和与之相连的信号处理电路构成，其特征是N(N是正整数，50≥N≥1)个柔软的金属电极相互并连构成复合电极[1]，N+1(N是正整数，50≥N≥1)个柔软的金属电极相互并连构成电极[2]，电极[1]与电极[2]交叉叠合，电极[1]的每一个金属电极与电极[2]的每一个金属电极之间有一层绝缘材料[3]，电极[1]与电极[2]分别与金属导线[4]和金属导线[5]的一端相连，[4]和[5]的另一端与频率变换器[6]相连，频率变换器[6]的输出端与鉴频器[7]的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的二维分布式柔性压力传感器，其特征是所述电极[1]和电极[2]是金属网或金属箔。
3.根据权利要求2所述的二维分布式柔性压力传感器，其特征是所述金属网由直径0.05毫米至2毫米的金属丝编织而成，所述金属箔厚度在0.005毫米至2毫米之间。
4.根据权利要求1所述的二维分布式柔性压力传感器，其特征是所述绝缘材料[3]是塑料薄膜、合成纤维、纺织品、纸或泡沫塑料。
5.根据权利要求4所述的二维分布式柔性压力传感器，其特征是所述绝缘材料[3]垫层厚度在0.05毫米至2厘米之间。
6.根据权利要求1所述的二维分布式柔性压力传感器，其特征是所述导线[4]和[5]分别是屏蔽线的芯线和屏蔽层外皮。
7.根据权利要求1所述的二维分布式柔性压力传感器，其特征是所述频率变换器[6]的结构是导线[4]的一端与电阻[8]的一端相连，同时与运算放大器[9]的反相输入端相连。
8.根据权利要求1所述的二维分布式柔性压力传感器，其特征是所述频率变换器[6]的结构是导线[4]的一端与电阻[10]的一端相连，同时与CMOS与非门电路[11]的一个输入端相连，[11]的输出端与另一个CMOS与非门电路[12]的一个输入端相连，并与电阻[10]的另一端相连，同时与导线[5]的一端相连。
9.根据权利要求1所述的二维分布式柔性压力传感器，其特征是所述频率变换器[6]的结构是导线[4]的一端与运算放大器[13]的反相输入端相连，同时与电阻[14]的一端相连，[13]的输出端与导线[5]相连。
10.根据权利要求1所述的二维分布式柔性压力传感器，其特征是所述的鉴频器[7]的结构是电容器[15]的一端与半导体二极管[16]的一个极相连，同时与半导体二极管[17]的一个极性相反的电极相连，[17]的另一个电极与运算放大器[18]的反相输入端相连，同时与电容器[19]的一端相连，电容[19]的另一端与运算放大器[18]的输出端相连，电容器[15]的另一端与频率变换器[6]的输出端相连。
专利摘要一种可以获取两个自由度随机压力应变信息的二维分布式柔性压力传感器。它采用N(N是正整数，50≥N≥1)个柔软的金属电极相互并连，构成第一复合电极，N+1个柔软的金属电极相互并连构成第二复合电极，它们与频率变换器相连，通过鉴频器取得信号。可以成为多种现代医学诊断监护装置、工业自动化系统、机器人触觉传感系统、智能化家用电器产品和安全报警装置的核心传感部件。
文档编号G01D5/12GK2524232SQ0127547
公开日2002年12月4日 申请日期2001年12月3日 优先权日2001年12月3日
发明者张开逊 申请人:张开逊