一种气囊式柔性薄膜压力传感器检测系统

1.本实用新型涉及柔性薄膜压力传感器检测设备领域，具体涉及一种气囊式柔性薄膜压力传感器检测系统。


背景技术：

2.柔性薄膜压力传感器是指在柔性轻薄材料上印刷附着力强、耐弯折、灵敏度高的柔性功能材料制作而成的压力传感器，该传感器象纸张一样薄，具有良好的柔韧性、延展性，甚至可以自由弯曲折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂被测量物进行测量。
3.使用时，将传感器贴在被测物体表面，当传感器感知外界压力时，传感器的电阻值发生变化，采用信号转换电路即可将传感器感知变化后产生的压力信号转换成相应变化强度的电信号输出，通过分析电信号即可获得对应传感器的性能参数。此类传感器常用于人机交互类设备、智能机器人、电子医疗器械、可穿戴设备、生理健康检测设备中，随着近年来智能服装和医疗养老行业的快速发展，对柔性薄膜压力传感器的需求也越来越多。
4.常见的柔性薄膜压力传感器的尺寸较小，一般在几毫米到几十毫米之间，批量生产时采用与印刷电路板类似的整版印刷工艺制造，整版尺寸一般为标准尺寸，如300*400mm2，400*500mm2，每一版上设计有几十个或近百个压力传感器。
5.目前，检测柔性薄膜压力传感器性能时，通过人工对每一个传感器进行加压和测量来获取传感器参数，当传感器数量较多时，只能采用抽样的方式挑选部分传感器进行测试以判断整版传感器的性能，测量效率低下，测量精度和一致性差。为了满足定制化需要，不同应用领域的传感器外形结构和接口规格差异很大，在设计自动化检测系统时，需要尽可能简化测量手段，尽可能满足多数产品的检测需求。


技术实现要素：

6.本实用新型的一目的是提供一种气囊式柔性薄膜压力传感器检测系统，旨在实现自动化检测整版柔性薄膜压力传感器的性能，提出一种全新的气囊式柔性薄膜压力传感器检测系统，该系统可满足整版批量检测，以及针对不同规格传感器的快速转换，完全满足自动化生产的要求。
7.本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
8.一种气囊式柔性薄膜压力传感器检测系统，包括供气装置，所述供气装置上连接有检测装置，所述检测装置上连接有控制台，所述检测装置包括基座，所述基座上表面为平面结构，中间为一定高度的空腔，所述空腔内设有柔性薄膜压力传感器，所述柔性薄膜压力传感器内部包括传感器探头、均布状导线及与导线连接的两个接头，所述基座上设有测试模板，所述测试模板上设有固定气囊，所述固定气囊上还设有顶板，所述供气装置上还连接有贯穿顶板至固定气囊的导气管，所述基座上位于顶板后方还设有压块。
9.进一步设置：所述导气管上还连接有气压表。
10.进一步设置：所述供气装置包括空压机、与空压机连接的增压器及位于增压器出口且与导气管连接的储气罐。
11.进一步设置：所述测试模板包括位于底部的为整版柔性薄膜层a及顶部设有孔洞的整版柔性薄膜材料b，所述开孔位置处设有导电触点，所述测试模板尾部设有与接头通过导线连接的接头排。
12.通过上述技术方案，整个系统由控制台、供气装置和对应的测试模板组成。整体为三层式结构：基座，空腔，顶板，基座上表面为平整表面，中间为一定高度的空腔，顶部为固定气囊的顶板，顶板为上下表面平行结构，气囊固定在顶板下方，顶板通过位于左右两边缘处的支撑条固定在基座上，位于顶板中间部分有导气管向气囊供气，气路中的气压表可显示当前气囊中的压力。
13.供气装置由空压机、增压器和储气罐组成，常规空压机的供气压力较低，需要通过增压机将压缩空气的压力进一步提升到测试所需压力之上，最大气压为3~5mpa，并储存于储气罐中，在给气囊供气时，通过控制台控制电气比例阀来控制供气压力，确保施加到柔性薄膜压力传感器上表面的压力与设定压力相同，由于气囊内部气压与气囊施加在柔性薄膜传感器表面的压力没有特定关系，在测试前，需要测定气囊内部压力与气囊施加在柔性薄膜传感器表面的压力之间的关系，测试时根据测试要求给气囊施加特定气压值。
14.在生产时，由于柔性薄膜传感器是整版印刷生产的，每一个基板上印刷有几十个或近百个传感器，传感器均布在基板上，为了将每一个传感器的信号导入控制台，需要将每一个传感器的两个引脚与测试接口连接，同时要避免导线相互干涉，需要使用相应的测试模板建立传感器与测试接口之间的连接。测试模板由两层柔性薄膜组成，尺寸与被测基板尺寸相同，两层薄膜粘接面中间印刷有导电线路，在与基板上传感器接头对应的位置处，与基板接触的薄膜开有孔洞，孔洞处印刷有导电触点，在测试模板后部设计有整排裸露的触点排，与控制台测试接头触点的位置一一对应。测试时，将基板与测试模板对齐贴合，此时传感器的两个引脚与测试模板上孔洞处的导电触点接触，通过测试模板内部的导线与控制台的测试触点建立连接关系，方便信号采集。
15.控制台用于控制检测装置动作，并实时采集传感器的数据，然后分析处理。测试时，将基板推入检测装置中间的空腔内，与测试模板位置对准，位于后部的压块将控制台的测试接头压在测试模板后部的触点排，控制台控制电气比例阀给气囊供气，当气囊达到设定气压后，控制台读入所有传感器的信号进行分析处理，并给出传感器的性能数据。信号读取完成后，控制台释放气囊中的空气，人工取出基板，即完成整版传感器信号的采集。
附图说明
16.下面结合附图对本实用新型进一步说明。
17.图1是气囊式柔性薄膜压力传感器测试系统示意图；
18.图2是检测装置本体结构示意图；
19.图3是检测装置本体侧面结构示意图；
20.图4是柔性薄膜压力传感器传感器结构示意图；
21.图5 整版柔性薄膜压力传感器示意图
22.图6是测试模板侧面结构示意图；
23.图7是测试模板结构示意图。
24.图中，1、供气装置；100、空压机；110、增压器；120、储气罐；200、控制台；201、基座；202、顶板；203、导气管；204、气压表；205、压块；206、气囊；300、检测装置；400、柔性薄膜压力传感器；401、传感器探头；402、均布状导线；403、接头；500、测试模板；501、整版柔性薄膜材料a；502、整版柔性薄膜材料b；503、接头排；504、导线；505、导电触点。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。
26.本实用新型所采用的技术方案是：
27.一种气囊式柔性薄膜压力传感器检测系统，包括供气装置1，供气装置1上连接有检测装置300，检测装置300上连接有控制台200，而检测装置300包括基座201，基座201上表面为平面结构，中间为一定高度的空腔，空腔内设有柔性薄膜压力传感器400，在柔性薄膜压力传感器400内部包括传感器探头401、均布状导线402及与均布状导线402连接的两个接头403，基座201上设有测试模板500，测试模板500上设有固定气囊206，固定气囊206上还设有顶板202，同时供气装置1上还连接有贯穿顶板202至固定气囊206的导气管203，在基座201上位于顶板202后方还设有压块205，导气管203上还连接有气压表204，而其中供气装置1包括空压机100、与空压机100连接的增压器110及位于增压器110出口且与导气管203连接的储气罐120，测试模板500包括位于底部的为整版柔性薄膜材料a501及顶部设有孔洞的整版柔性薄膜材料b502，开孔位置处设有导电触点505，测试模板500尾部设有与接头403通过导线504连接的接头排503。
28.其主要工作原理如下：如图1所示，本发明提出的一种气囊式柔性薄膜压力传感器检测系统，该系统包括供气装置100，控制台200和检测装置300。
29.供气装置100包括，空压机100，增压器110，储气罐120，系统在测试时需要通过改变气囊中的气体压力来实现压力变化，而空压机100的最大供气压力是有限的，一般小于0.8mpa,因此需要通过增压器110将供气压力提高到最大设定压力之上，增压后的气体临时存储在储气罐120中，测试时通过控制电气比例阀来控制供给气囊的最终压力。
30.控制台200是由工控机和控制卡组成的系统，用于输出控制指令和采集传感器测试信号，检测装置300如图2及图3所示，为分层结构，包括基座201上表面为平面结构，中间为一定高度的空腔，顶部为固定气囊206的顶板202，顶板202为上下表面平行结构，气囊206固定在顶板202下方，顶板202通过位于左右两边缘处的支撑条固定在基座上，位于平板中间部分有导气管203向气囊206供气，气路中的气压表204可显示当前气囊206中的压力，位于检测装置300后部的压块205，用于在测试时压紧测试模板500尾部的接口503，使得控制台200可以与测试模板500尾部的接口503紧密接触，测试时，需将测试模板500放置在基座201的上表面。
31.图4所示为柔性薄膜压力传感器400单体的形状，包括传感器探头401，电路为均布状导线402，信号通过两个接头403导出。
32.整版柔性薄膜压力传感器400,如图5所示，柔性薄膜压力传感器400均布在规定尺寸的柔性薄膜上表面，在生产过程中采用整版方式制作，使用时需裁剪。
33.测试模板500如图6及图7所示，由两层不导电薄膜材料组成，位于底部的为整版柔
性薄膜材料a501，顶部为开有孔洞的整版柔性薄膜材料b502，开孔位置处的导电触点505与柔性薄膜压力传感器400的接头403位置对应，接头403内通过导线504与位于测试模板500尾部的接头排503连接。将整版柔性薄膜压力传感器400放置在测试模板500上并对齐，此时整版柔性薄膜压力传感器400的接头403,将与测试模板500上的导电触点505接触，即可将传感器的信号通过接头排503导出，便于测试。
34.在使用该测试系统前，需要通过测试确定供气压力与气囊206施加于整版柔性薄膜压力传感器400上的压力之间的关系。使用时，先将整版柔性薄膜压力传感器400面向下放入检测装置300中间的空腔中，然后调整位置并使得测试模板500和整版柔性薄膜压力传感器400对齐，在控制台200中设置测试压力，执行加压动作，然后控制台200控制电气比例阀通过供气管道203给气囊206供气，气囊206鼓起，并与整版柔性薄膜压力传感器400接触，继续增大供气压力直到达到设定值，控制台200读取信号，完成数据采集后，控制台200释放气囊206，取出传感器400。
35.当需要测试不同类型的整版柔性薄膜压力传感器400时，升起位于检测装置300后部的压块206，取出测试模板500，更换新的模板，然后再降下压块206即可。
36.这里需要说明的是，根据本发明的气囊式柔性薄膜压力传感器测试系统，可以通过控制台200来实现自动控制，例如控制压块206升降，控制电气比例阀来控制储气罐120给气囊206供气，数据采集系统采集数据等，这对于本领域技术人员来说，是可以理解的。
37.以上是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于实用新型技术方案的范围内。