一種基於導電橡膠的柔性陣列傳感器的製造方法
2023-06-03 10:38:31 4
一種基於導電橡膠的柔性陣列傳感器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於導電橡膠的柔性陣列傳感器，其包括上層彈性保護層、導電橡膠、柔性陣列電路板、下層彈性保護層，柔性陣列電路板通過現場總線與計算機連接，柔性陣列電路板設置在導電橡膠和下層彈性保護層之間，其中柔性陣列電路板上的電路陣列單元通過電路板上表面的行引線和下表面的列引線連接構成陣列電路，電路陣列單元由內電極和外電極構成，行引線與每一行電路陣列單元的外電極連接，列引線與每一行電路陣列單元的內電極連接；每一個電路陣列單元與導電橡膠的結合點構成傳感器採集節點；本實用新型採用電極與導電橡膠單面接觸的結構，能夠增加傳感器單元柔性，又避免了傳感器電極與導電橡膠受力面接觸，有利於延長了傳感器的使用壽命。
【專利說明】—種基於導電橡膠的柔性陣列傳感器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及傳感器【技術領域】，特別是涉及一種基於導電橡膠的柔性陣列傳感器的壓力分布採集系統。
【背景技術】
[0002]現有柔性陣列傳感器的壓力分布採集系統其採集節點電極放置在導電橡膠的受力面和背面，與負載的方向同軸，這种放置方法稱為面對面放置。例如「平板式足底壓力分布測量裝置」(專利號=022228378.1)、「足底壓力分布調整墊」(專利號=01267386.2)、「基於柔性壓力陣列傳感器的壓力分布採集系統」(專利號:200720036944.X)等柔性壓力傳感的採集節點電極都是採用面對面放置。由於柔性壓力傳感的傳感器材料通常是柔性的，在受力的情況下導電橡膠的變形量大於電極的變形量，由於變形量的不同，二者之間會產生彎曲應力，該應力會影響傳感器的使用壽命。
[0003]目前國外早柔性陣列傳感器方面領先於國內。如美國的Tekscan公司研究的壓力分布測量系統以及其獨特的專利技術-柔性薄膜網格傳感器有很好的實用性能。還有美國的SPT、比利時的Rrscan等知名品牌在全世界絕大部分市場份額。這些產品雖然有好的性能，但其價格十分昂貴，以鞋內墊檢測系統為類，多數外國產品的售價達數萬美元，國內業界很難承擔。
[0004]而在國內，由於技術上的差異，國內柔性陣列傳感器多用於檢測指紋、足底、牙齒等小面積的壓力分布情況，其應用的領域主要為醫療、體育等方面。大面的柔性陣列傳感器以及應用其他領域的柔性陣列傳感器目前市場上的產品還是很少，大多數研究還處於實驗階段。還存在很多問題如量程普遍較小、測量精度較低、空間分布率較低。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的在於針對目前國內外柔性陣列傳感器特別是雙面接觸電極結構傳感器存在的缺陷，提出了一種新型的基於導電橡膠柔性陣列傳感，其主要特點是採用單面電極的結構，避免了電極與接觸物接觸，增大了柔性陣列傳感器的使用壽命以及使用場合。
[0006]本實用新型基於導電橡膠的柔性陣列傳感器包括上層彈性保護層1、導電橡膠2、柔性陣列電路板3、下層彈性保護層4，柔性陣列電路板3通過現場總線與計算機連接，柔性陣列電路板3設置在導電橡膠2和下層彈性保護層4之間，其中柔性陣列電路板3上的電路陣列單元通過電路板上表面的行引線和下表面的列引線連接構成陣列電路，電路陣列單元由內電極8和外電極9構成，行引線與每一行電路陣列單元的外電極連接，每一行電路陣列單元的行引線連接信號放大器，列引線與每一行電路陣列單元的內電極連接，每一列電路陣列單元的列引線連接至多路模擬開關上；每一個電路陣列單元與導電橡膠的結合點構成傳感器採集節點。
[0007]本實用新型中所述的陣列電路單元的點陣密度為I點/平方釐米，傳感器為1cmXlOcm，共100個採集點的柔性陣列傳感器，也可根據實際製成不同面積符合特定使用環境的傳感器。
[0008]所述導電橡膠為炭黑填充型導電橡膠，該類導電橡膠具有良好的壓阻特性、加工工藝簡單、價格低廉等優點。
[0009]本實用新型基於導電橡膠柔性陣列傳感器用於測接觸面的靜態與動態壓力分布信息，包括接觸的形狀、壓力變化等信息。
[0010]本實用新型相對於現有技術的有益成果是:
[0011]1、本申請採用對比文獻中沒用的技術，採用與導電橡膠單面接觸電極結構，即兩個電極同時位於導電橡膠的一側，每個陣列電路單元通過柔性陣列電路板上表面的行引線以及下表面的列引線連接而構成陣列電路，電路陣列單元與導電橡膠的結合點構成傳感器採集節點。測量時，接觸的物體的形狀、壓力變化信息可通過採集節點實時獲取，因為該採集節點的電極與導電橡膠接觸面積相對較大，有利於提高傳感器的靈敏度，大大增加了傳感器的實用性。採用電極與導電橡膠單面接觸的結構，能夠增加傳感器單元柔性，又避免了傳感器電極與導電橡膠受力面接觸，有利於延長了傳感器的使用壽命；
[0012]2、相對現有技術，本實用新型採用每一行採集節點的行引線和每一列的採集節點的列引線，通過A/D轉換與計算機相連，完成信息採集到計算機的傳遞；
[0013]3、該實用新型不僅可以廣泛應用運動橡膠的技術動作評測、診斷(如檢測足底壓力分布的運功鞋)、醫療項目等中，還可以應用到在工業生產過程中(不規則平面或曲面的壓力分布情況，如管道彎頭和機械密封端面)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結構圖示意圖；
[0015]圖2是本實用新型中柔性陣列電路板的結構示意圖；
[0016]圖3是本實用新型柔性陣列傳感器的採集節點體系結構示意圖；
[0017]圖1-2中:1-上層彈性保護層；2_導電橡膠；3_柔性陣列電路板；4_下層彈性保護層；5_電路陣列單元；6_行引線；7_列引線；8_內電極；9-外電極；
[0018]圖3中1、2…9、10表示行引線；a、b…1、j表示列引線；Aal表示採集節點。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，但本實用新型不限於所述內容。
[0020]本實用新型基於導電橡膠的柔性陣列傳感器包括上層彈性保護層1、導電橡膠2、柔性陣列電路板3、下層彈性保護層4，柔性陣列電路板3通過現場總線與計算機連接，柔性陣列電路板3設置在導電橡膠2和下層彈性保護層4之間，其中柔性陣列電路板3上的電路陣列單元通過電路板上表面的行引線和下表面的列引線連接構成陣列電路，電路陣列單元由內電極8和外電極9構成，行引線與每一行電路陣列單元的外電極連接，每一行電路陣列單元的行引線連接信號放大器，列引線與每一行電路陣列單元的內電極連接，每一列電路陣列單元的列引線連接至多路模擬開關上；每一個電路陣列單元與導電橡膠的結合點構成傳感器採集節點；其中所述的陣列電路單元的點陣密度為I點/平方釐米，傳感器為lOcmX1cm，共10個採集點的柔性陣列傳感器(見圖1_2)。
[0021]如圖3中採集節點Aal獲得壓力信息後，經行引線和列引線，傳到採集系統上經過一系列的預處理，如濾波、放大、A/D轉換後與計算機連接，進行後續的數據處理。
【權利要求】
1.一種基於導電橡膠的柔性陣列傳感器，包括上層彈性保護層(I)、導電橡膠(2)、柔性陣列電路板(3)、下層彈性保護層(4)，柔性陣列電路板(3)通過現場總線與計算機連接，其特徵在於:柔性陣列電路板(3)設置在導電橡膠(2)和下層彈性保護層(4)之間，其中柔性陣列電路板(3)上的電路陣列單元通過電路板上表面的行引線和下表面的列引線連接構成陣列電路，電路陣列單元由內電極(8)和外電極(9)構成，行引線與每一行電路陣列單元的外電極連接，每一行電路陣列單元的行引線連接信號放大器，列引線與每一行電路陣列單元的內電極連接，每一列電路陣列單元的列引線連接至多路模擬開關上；每一個電路陣列單元與導電橡膠的結合點構成傳感器採集節點。
2.根據權利要求1所述的基於導電橡膠的柔性陣列傳感器，其特徵在於:電路陣列單元的點密度為I個/平方釐米。
【文檔編號】G01L5/00GK203824682SQ201420239359
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月12日 優先權日:2014年5月12日
【發明者】李斌, 付朝陽, 張學勇, 王鵬宇, 全旺賢 申請人:昆明理工大學