[发明专利]柔性微位移传感器和柔性微位移传感装置

说明书

本发明涉及一种柔性微位移传感器和柔性微位移传感装置，柔性微位移传感器包括多个柔性导电体，多个所述柔性导电体垂直叠加设置，且不同所述柔性导电体之间具有间隙，所述间隙内具有填充介质；针对在垂直方向上相邻的两个所述柔性导电体，该两个所述柔性导电体之间的距离减小时，该两个所述柔性导电体之间的电阻呈指数型衰减。本发明的柔性微位移传感器，当因外界作用而产生形变，引起内部柔性导电体之间的距离发生改变时，相邻两个柔性导电体之间的电阻随距离的变小呈指数型衰减，大大提高了微位移传感器的灵敏度。

技术领域

本发明涉及传感器设备的技术领域，特别是涉及一种柔性微位移传感器和柔性微位移传感装置。

背景技术

目前，商用位移传感器的原理都是通过应力和压力作用在敏感材料上，并通过敏感材料发生的微形变从而引起电学信号的变化。

传统的位移传感器主要是以应变片为主，应变片基本结构包括一个柔性基底，以及分布在基底上的金属铜线路。当应变片贴在检测样品上，并且样品沿着应变片平行发生拉伸时，金属铜线路发生微弱形变，从而引起金属铜线路的电阻变化。由于金属铜的线路导电性非常好，大部分都是百欧姆级别，灵敏度系数2.0±1％，微米级别形变引起的电阻变化可能只有百分之一的量级变化，使得提高了对检测设备的精度要求。此外，应变片是用于检测平行其衬底方向的位移，因此需要将其贴在一个测试样品上，而无法单独使用，并且无法有效检测垂直于衬底方向的位移信号。

基于此，以应变片为代表的微位移传感器存在着信号微弱，检测方向单一的问题。

因此，发明一种稳定性高、高灵敏度，并且可以检测垂直方向位移信号的微位移传感器是工业技术发展的迫切需求。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种柔性微位移传感器和柔性微位移传感装置，当因外界作用而产生形变，引起内部柔性导电体之间的距离发生改变时，相邻两个柔性导电体之间的电阻随距离的变小呈指数型衰减，大大提高了微位移传感器的灵敏度。

第一方面，本发明提供了一种柔性微位移传感器，包括：

多个柔性导电体，多个所述柔性导电体垂直叠加设置，且不同所述柔性导电体之间具有间隙，所述间隙内具有填充介质；

针对在垂直方向上相邻的两个所述柔性导电体，该两个所述柔性导电体之间的距离减小时，该两个所述柔性导电体之间的电阻呈指数型衰减。

进一步，所述柔性导电体包括导电薄膜，多个所述导电薄膜等距离垂直叠加设置。

进一步，所述柔性导电体包括导电纤维，多个所述导电纤维交错叠加设置。

进一步，所述柔性导电体包括导电薄膜和导电纤维，所述导电薄膜与所述导电纤维交错叠加设置。

进一步，所述填充介质为空气。

进一步，所述导电薄膜为以下任意一种：金属薄膜、金属纳米线薄膜、半导体薄膜。

进一步，所述导电纤维为以下任意一种：碳纤维丝、金属线、导电聚合物纤维。

第二方面，本发明还提供了一种柔性微位移传感装置，包括柔性基底和如本发明第一方面所述的柔性微位移传感器，所述柔性微位移传感器设置于所述柔性基底上。

进一步，包括多个相互串联或并联的所述柔性微位移传感器。

进一步，针对相互串联的两个所述柔性微位移传感器，该两个所述柔性微位移传感器具有共同的所述柔性导电体，并通过该共同的所述柔性导电体串联，该共同的所述柔性导电体位于相互串联的两个所述柔性微位移传感器的顶部或底部。