[发明专利]一种基于折叠薄膜的全柔性电磁式振动传感器

说明书

本发明公开一种基于折叠薄膜的全柔性电磁式振动传感器，包括柔性线圈，绝缘层、柔性环形磁薄膜，柔性圆形磁振子和弹性基底，柔性线圈位于两层柔性环形磁薄膜中间的空心处，且柔性线圈的上下表面均为绝缘层；柔性圆形磁振子位于柔性线圈中间的空心处，厚度小于两层柔性环形磁薄膜的总厚度，且上下表面分别与固定在传感器底部和顶部的弹性基底连接构成惯性振子。本发明的电磁式柔性振动传感器，实现电磁式柔性振动传感器的柔性化，扩展其在生物医学检测领域和其他需要考虑传感器形态的场景中的应用。

技术领域

本发明涉及柔性传感器技术领域，特别是涉及一种基于折叠薄膜的全柔性电磁式振动传感器。

背景技术

电磁式振动传感器是一种将机械信号转化为电信号的器件，主要由永磁体、线圈和弹簧构成，线圈与弹簧连接构成惯性振子处于永磁体的磁场中，当传感器振动时，惯性振子与永磁体发生相对运动，根据电磁感应原理，线圈中的磁通量发生改变从而产生感应电动势。但是目前的电磁式振动传感器都采用了刚性永磁体，导致器件体积笨重、与柔软的生物组织机械属性不匹配，且无法适应弯曲表面，这些问题限制了电磁式振动传感器在生物医学检测领域，及其他需要考虑传感器形态的场景中的应用。因此，亟需一种柔性电磁振动传感装置弥补上述不足。

近年来，柔性永磁体制备技术取得了很多阶段性突破。利用弹性聚合物与磁性颗粒的混合材料制备的永磁体薄膜已经能够获得良好的柔性。利用不同的折叠方式对柔性永磁体折叠固定，通过单向充磁就能实现特定的磁场排布，并且由于边界数量的增加使得磁体性能更优异，弥补了柔性磁薄膜由于厚度降低造成的磁性能减弱。结合新兴柔性电子技术，制备小尺寸、超轻薄的柔性线圈，与柔性磁薄膜相匹配，为电磁式振动传感器的小型化与柔性化提供了技术可能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于折叠薄膜的全柔性电磁式振动传感器。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于折叠薄膜的全柔性电磁式振动传感器，包括：

柔性线圈，绝缘层、柔性环形磁薄膜，柔性圆形磁振子和弹性基底，柔性线圈位于两层柔性环形磁薄膜中间的空心处，且柔性线圈的上下表面均为绝缘层；柔性圆形磁振子位于柔性线圈中间的空心处，厚度小于两层柔性环形磁薄膜的总厚度，且上下表面分别与固定在传感器底部和顶部的弹性基底连接构成惯性振子。

其中，所述柔性线圈为超薄的平面线圈，或由多层平面线圈叠加而成，制备工艺可以是光刻、丝网印刷、喷墨打印或激光雕刻。

其中，所述柔性线圈采用金、银、铜或导电高分子材料。

其中，所述柔性圆形磁振子和环形磁薄膜均采用弹性聚合物和磁性颗粒的混合物制作形成.弹性聚合物采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、Dragon skinEcoflex材料中的一种，磁性颗粒选用钕铁硼或铁氧体纳米或微米颗粒，聚二甲基硅氧烷为柔性圆形磁振子提供柔性，磁性颗粒为薄膜提供所需磁性。

其中，柔性环形磁薄膜的磁场分布由自定义增强磁场的磁铁阵列制备方法制得，用于扩大磁场的覆盖范围。

其中，所述柔性基底采用高分子弹性聚合物制作，高分子弹性聚合物是聚二甲基硅氧烷PDMS、Dragon skin和Ecoflex材料中的一种。

本发明的电磁式柔性振动传感器，可以用于测量心率、声音、运动等人体振动信号，也可以用于测量机械表面的振动信号。

本发明的电磁式柔性振动传感器解决背景技术中现有磁电式振动传感器中存在的主要问题，实现电磁式柔性振动传感器的柔性化，扩展其在生物医学检测领域和其他需要考虑传感器形态的场景中的应用。

附图说明

图1是本发明基于折叠薄膜的全柔性电磁式振动传感器的截面示意图。