[发明专利]单驱动双向拉伸试验装置及柔性应力传感器的制作方法

说明书

本发明属于传感器制作技术领域，具体涉及一种单驱动双向拉伸试验装置及柔性应力传感器的制作方法。该试验装置包括：第一丝杠、第二丝杠、移动件、连接件、限制装置和驱动装置，第一丝杠和第二丝杠设置在限制装置上，其中一根丝杠在驱动装置的驱动下做旋转运动，并通过齿轮传动带动另一丝杠旋转运动，进而带动螺接在两根丝杠上各个移动件做相向移动或相反移动，固定在移动件上的连接件夹持拉伸试样进行拉伸动作，以及提供了利用该试验装置进行柔性应力传感器的制作方法。本发明的有益效果是：该试验装置结构简单，安装拉伸试样空间大，操作方便，节省了另外一个驱动装置，所以成本相对较低，通用性强；便于实现自动化系统控制。

技术领域

本发明属于传感器制作技术领域，具体涉及一种单驱动双向拉伸试验装置及柔性应力传感器的制作方法。

背景技术

目前，柔性应力传感器因其兼具有柔性和弹性的特性，能够贴附于人体皮肤，在机器人、医疗健康监测设备等领域有着潜在的应用。目前，柔性应力传感器的制作，多是基于柔性的基体材料，如氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)或者聚二甲基硅氧烷(PDMS)等为柔性的弹性基体材料，然后再在基体材料上涂覆碳纳米管或石墨烯等可导电材料，为了能够获得测量更大拉伸应变的柔性应力传感器，制作时需要将柔性基体材料进行预拉伸，然后将导电材料涂覆在表面，这样制作出来的柔性应力传感器可以测量10倍以上的拉伸应变。

现有制作这种大的拉伸应变的柔性应力传感器，一般是采用单向预拉伸的方法，在拉伸基体材料过程中出现“颈缩”的现象，这样拉伸不均匀，造成了制作出来的柔性传感器的检测性能不理想的问题。为此需要双向同时拉伸的试验装置。

目前，双向拉伸的试验装置有两种实现方式：单驱动方式和双驱动或多驱动方式。采用单驱动输入的双向拉伸试验台通常使用齿轮、绳索作为传动方式，如，中国发明专利“一种测试金属板材性能的双向拉伸试验装置”，申请号：201210194623.8，该试验装置是由上连接结构、下连接结构、比例调节机构、夹具滑块机构和连杆构成，存在操作复杂，安装试样空间窄小的问题。采用双驱动或多驱动方式实现，即在横向和纵向两个方向上分别安装独立的驱动装置，如，中国发明专利“双向拉压力学试验机以及双向拉压力学试验方法”，申请号：201611006988.8，主要采用4组丝杠模组的十字排布，每组丝杠模组上都有一台伺服电机进行驱动进行拉伸，导致整个拉伸试验机结构复杂，而且成本较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的单驱动双向拉伸的试验装置操作复杂、安装试样空间窄小的问题和多驱动双向拉伸的试验装置结构复杂、成本高的问题，提供了一种结构简单的、安装试样空间大的、操作方便的和成本相对较低的单驱动双向拉伸试验装置，以及提供了利用该试验装置进行柔性应力传感器的制作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种单驱动双向拉伸试验装置，包括：第一丝杠，所述第一丝杠包括第一螺纹、第二螺纹以及设于第一螺纹和第二螺纹之间的第一斜齿轮，第一螺纹与第二螺纹的旋向相反；第二丝杠，所述第二丝杠包括第三螺纹、第四螺纹以及设于第三螺纹和第四螺纹之间且与第一斜齿轮传动连接的第二斜齿轮，第三螺纹和第四螺纹的旋向相反，所述第一丝杠和所述第二丝杠互相垂直；移动件，所述移动件包括与所述第一螺纹通过螺纹连接的第一移动件、与所述第二螺纹通过螺纹连接的第二移动件、与所述第三螺纹通过螺纹连接的第三移动件以及与所述第四螺纹通过螺纹连接的第四移动件；连接件，所述连接件包括将拉伸试样连接到所述第一移动件的第一连接件、将拉伸试样连接到所述第二移动件的第二连接件、将拉伸试样连接到所述第三移动件的第三连接件和将拉伸试样连接到所述第四移动件的第四连接件；限制装置，所述第一丝杠和所述第二丝杠设置在所述限制装置上，并做旋转运动；驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述第一丝杠或所述第二丝杠，并通过齿轮传动带动另一丝杠旋转运动，进而带动所述第一移动件和所述第二移动件、所述第三移动件和所述第四移动件做相向移动或相反移动。