[发明专利]一种柔性集成传感器及同时测量温度、压力和介质的方法

权利要求书

1.一种柔性集成传感器，其特征在于，包括电路板(3)和压力敏感材料(5)，所述电路板(3)为双面板，电路板(3)的一面设有温度传感器(1)和材质识别传感器(2)，所述电路板(3)的另一面上设有叉指电极(4)；

在使用过程中，温度传感器(1)和材质识别传感器(2)和待测物体(6)接触，压力敏感材料(5)和叉指电极(4)接触，所述压力敏感材料(5)和叉指电极(4)构成力传感器。

2.根据权利要求1所述的一种柔性集成传感器，其特征在于，所述压力敏感材料(5)的面积小于电路板(3)的面积，在电路板(3)连接在安装表面时，电路板(3)完全覆盖压力敏感材料(5)。

3.根据权利要求1所述的一种柔性集成传感器，其特征在于，温度传感器(1)和材质识别传感器(2)在水平方向上与叉指电极(4)重叠。

4.根据权利要求1所述的一种柔性集成传感器，其特征在于，所述电路板(3)采用柔性高分子材料制备，所述压力敏感材料(5)为柔性压力敏感材料。

5.根据权利要求1所述的一种柔性集成传感器，其特征在于，电路板(3)和压力敏感材料(5)的厚度为20-100μm，所述温度传感器(1)、材质识别传感器(2)和叉指电极(4)的厚度为10-20μm。

6.根据权利要求1所述的一种柔性集成传感器，其特征在于，所述温度传感器(1)为金属导体，所述材质识别传感器(2)包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极均连接在电路板(3)的一面上。

7.根据权利要求6所述的一种柔性集成传感器，其特征在于，所述金属导体、第一电极、第二电极以及叉指电极(4)由金、银、铝和铂中的一种制成。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种柔性集成传感器的同时测量温度、压力和介质的方法，其特征在于，包括以下过程：

将压力敏感材料(5)放置在安装表面，电路板(3)覆盖压力敏感材料(5)并和安装表面连接；

待测物体放置在电路板(3)上，电路板(3)经待测物体(6)施压变形，电路板(3)挤压压力敏感材料(5)；

根据温度传感器(1)和材质识别传感器(2)得到待测物体(6)的温度和材质，测量力传感器的电阻，得到柔性集成传感器所受力，测得电阻根据下式进行转换：

R_f＝g(F)

式中：R_f为力传感器的电阻，F为柔性集成传感器所受力。

9.根据权利要求8所述的一种柔性集成传感器的同时测量温度、压力和介质的方法，其特征在于，所述温度传感器(1)为金属导体，所述材质识别传感器(2)包括第一电极和第二电极，通过测量金属导体的的电阻得到待测物体(6)的温度，测得金属导体的电阻根据下式进行转换：

R＝R₀[1+α(T-T₀)]

式中：R₀是金属导体的初始电阻，T₀是金属导体的初始温度，α是金属导体的电阻温度系数；

通过测量第一电极和第二电极之间的电容量得到待测物体(6)的介电常数，测得的第一电极和第二电极之间的电容量根据下式进行转换：

C＝f(ε)

式中：C为第一电极和第二电极之间的电容量，ε为待测物体(6)的介电常数，通过介电常数对应材料的材质。