[发明专利]一种电阻式柔性碳纤维应变传感器及其制作方法

说明书

本发明涉及柔性传感器技术领域，具体公开一种电阻式柔性碳纤维应变传感器及其制作方法，其结构包括由上至下依次层叠设置的上保护层、敏感元件和下保护层；导线分别连接敏感元件的左右两端；敏感元件的制作材料包括碳纤维预浸布。该电阻式柔性碳纤维应变传感器弹性强、灵敏度高、可控性强同时抗干扰能力强，能够调节灵敏度以及工作范围，制作难度低。

技术领域

本发明涉及柔性传感器技术领域，特别是涉及一种电阻式柔性碳纤维应变传感器及其制作方法。

背景技术

电阻式应变传感器是一种以改变传感器中电阻元件阻止来测量物体变形的传感器，可用于人机交互以及医疗健康等领域。例如将应变传感器安装在人体关节处可检测关节弯曲情况，将多个应变传感器粘贴在不同关节处，可将相应关节弯曲信号传递给处理器，从而帮助处理器识别人体运动，实现人机交互。

现有技术中，传统刚性电阻式应变传感器多使用金属及半导体作为电阻元件，具有可靠性，制作简单，成本低等优点。但此类传感器敏感系数较低，抗干扰能力也较低，难以精确的测量微小应变。并且刚性传感器因为变形能力差，在可穿戴领域的应用受到限制。针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种弹性高，灵敏度高，抗干扰能力强且能够调节灵敏度以及工作范围的电阻式柔性碳纤维应变传感器。

发明内容

本发明的目的是提供一种电阻式柔性碳纤维应变传感器及其制作方法，用以解决现有电阻式柔性应变传感器存在的可控性以及抗干扰能力差、不易调节工作范围以及灵敏度的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电阻式柔性碳纤维应变传感器，包括由上至下依次层叠设置的上保护层、敏感元件和下保护层以及导线；

其中，导线分别连接敏感元件的左右两端；

其中，敏感元件的制作材料包括碳纤维预浸布。

可选的，上保护层和下保护层的制作材料包括聚二甲基硅氧烷。

可选的，敏感元件中包含至少两层碳纤维预浸布，每相邻两层碳纤维预浸布的碳纤维细丝的夹角为α；其中敏感元件由多层碳纤维预浸布相互交叠组成。

可选的，碳纤维预浸布的制作材料包括环氧树脂与单向并联排列的碳纤维细丝。

本发明还提供一种电阻式柔性碳纤维应变传感器的制作方法，包括：

对多层碳纤维预浸布进行压合，得到压合件；

对压合件进行加热固化，得到第一固化件；

对第一固化件进行激光切割，得到敏感元件；

对敏感元件3的上下两面进行旋涂，使敏感元件的上下两面分别覆盖上保护层和下保护层，得到旋涂件；

对旋涂件进行加热固化，得到第二固化件；

去第二固化件电极处的上保护层和下保护层，并在第二固化件的电极处连接导线，得到电阻式柔性碳纤维应变传感器。

可选的，第一固化件的加热温度为90度，固化时间为90分钟。

可选的，第二固化件的加热温度为80度，固化时间为120分钟。

可选的，第一固化件和第二固化件均在真空条件下进行加热固化。

可选的，旋涂件的旋涂速度为500r/min。

可选的，敏感元件的激光切割的形状为工字形，其中，工字形中间部分的宽度为0.5～10mm。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：