[发明专利]一种新型仿生侧线传感器

说明书

本发明公开了一种新型仿生侧线传感器。所述新型仿生侧线传感器包括纤毛壳斗、纤毛基杆、IPMC薄膜片、引出电极以及传感器外壳；当外部流作用于纤毛壳斗的自由端时，纤毛壳斗将产生机械变形，机械变形将被传递到纤毛基杆上，引起纤毛基杆变形，纤毛基杆变形将导致IPMC薄膜片产生机械变形，利用IMC力电效应，IPMC薄膜片将产生感应电压，从而根据采集的感应电压计算得到外部流的大小。采用本发明所提供的新型仿生侧线传感器用于外部流的测量，将纤毛壳斗以及纤毛基杆合二为一，采用IPMC薄膜片替代为应变片，并直接安装在纤毛基杆上，实现了一体化设计，结构简单，安装方便的特点；同时采用该新型仿生侧线传感器能够准确输出感应电压，获得流速大小。

技术领域

本发明涉及水下传感器领域，特别是涉及一种新型仿生侧线传感器。

背景技术

海流测量在海洋科学研究与工程应用中具有重要的作用。因此，研究新型海流传感技术一直是海洋科技工作者和海洋工程实施者所关注的焦点。海洋生物，特别是鱼类具有独特的，高灵敏度的感知器官---侧线系统，鱼类利用侧线系统可以有效地感知周围海洋流场。

海流传感器根据原理可以分为机械旋桨式、电磁式、声学式以及光学式，典型的测量仪器如厄克曼海流计，美国Interocean生产的S4型电磁海流计，Falmouth Scientific公司的2-D型时差式声学海流计，挪威的安德莱海流计RCM-9(多谱勒式声学海流计)以及声学多谱勒海流剖面仪，粒子成像速度计PIV等等。这些测量方法既有各自的优点，也存在着一定的不足，比如声学传感器会受到海水温度，盐度，悬浮颗粒，声学散射以及多径传播等的影响，而导致精度下降；光学传感器精度会受到海水浑浊度的影响；此外，上述传感器无法形成分布式传感器阵列；

目前，已有仿生侧线传感器的信号感知结构多数由纤毛受力杆，应变梁以及形变测量单元三个部分组成，形变测量单元一般采用应变片，将应变片分别安装在应变梁的四根支梁上的平面部分，结构复杂，不易安装。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型仿生侧线传感器，以解决现有仿生侧线传感器结构复杂，不易安装的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种新型仿生侧线传感器，包括：纤毛壳斗、纤毛基杆、IPMC薄膜片、引出电极以及传感器外壳；

所述纤毛壳斗为中空结构；所述纤毛基杆设于所述纤毛壳斗的内部；

所述IPMC薄膜片设于所述纤毛基杆与所述纤毛壳斗之间；所述IPMC薄膜片包括第一IPMC薄膜片以及第二IPMC薄膜片；每一片IPMC薄膜片的固定端的两侧分别设有一所述引出电极；四个所述引出电极的连接关系为串接结构；

所述纤毛壳斗的顶端、所述纤毛基杆的顶端以及所述IPMC薄膜片的顶端为自由端，固定于所述传感器外壳的凹槽内部的所述纤毛基杆的底部以及所述IPMC薄膜片的底部为固定端，所述纤毛壳斗、所述纤毛基杆以及所述IPMC薄膜片形成悬臂梁结构；当外部流作用于所述纤毛壳斗的自由端时，所述纤毛壳斗将产生机械变形，所述机械变形将传递到纤毛基杆上，引起纤毛基杆变形，导致所述IPMC薄膜片产生机械变形，产生感应电压。

可选的，还包括：引出导线；

所述引出导线设于所述传感器外壳的内部，且所述引出导线与所述引出电极相连接，所述引出导线用于将所述感应电压传输至信号处理电路。

可选的，还包括：外部压板以及固定螺钉；

所述纤毛壳斗为中空圆柱形结构，所述纤毛壳斗的顶部为断面为半球形的上凸结构，所述上凸结构用于减小阻力；

所述纤毛壳斗的固定端通过所述外部压板固定于所述传感器外壳的内部，并通过所述固定螺钉将所述外部压板固定于所述传感器外壳上。