[发明专利]摩擦电压力感应电缆

说明书

技术领域

本发明涉及压力感应电缆，特别涉及一种基于摩擦电的压力感应电缆。

背景技术

压力感应电缆是一种采用同轴设计的压力传感器，通常的压力感应电缆采用压电形式实现，也称为压电感应电缆。当压电感应电缆被压缩或拉伸时，会发生压电效应，从而产生正比于压力的电荷或电压信号。上述利用压电原理制作的压力感应电缆虽然为人们提供了很多方便，但尚存在着一定的缺陷：例如，现有的压力感应电缆一般由金属编织芯线、压电材料和金属外壳制成同轴结构，在制造过程中，需要将压电材料置于一个强电场中极化，导致制造工艺非常复杂。

另一方面，物体和物体之间相互摩擦时会使一方带上负电，另一方带上正电，这种由于物体间摩擦而产生的电叫摩擦电。摩擦电是自然界最常见的现象之一，且摩擦电的产生条件非常宽泛，因此，如果能够将摩擦电应用到压力感应电缆中，势必会给人们的生活带来更多的便利。

发明内容

本发明提供了一种摩擦电压力感应电缆，用以解决现有技术中利用压电技术实现的压力感应电缆工艺复杂的问题。

一种摩擦电压力感应电缆，包括：导体线芯层、以及包裹在所述导体线芯层外部的摩擦结构层，所述导体线芯层和所述摩擦结构层之间相互接触的部分作为所述摩擦电压力感应电缆的摩擦界面，其中，所述导体线芯层包括：至少一个导电芯，所述至少一个导电芯作为所述摩擦电压力感应电缆的第一感应信号输出端；所述摩擦结构层包括:金属层，所述金属层作为所述摩擦电压力感应电缆的第二感应信号输出端；并且，所述导体线芯层进一步包括：设置在所述导电芯外部的第一绝缘层，和/或，所述摩擦结构层进一步包括：第二绝缘层，其中，所述第二绝缘层的第一侧表面与所述金属层相互接触，所述第二绝缘层的第二侧表面与所述导体线芯层相互接触。

较佳的，所述导体线芯层为圆柱状结构或棱柱状结构。

较佳的，当所述摩擦结构层进一步包括第二绝缘层时，所述第二绝缘层为螺旋式缠绕在所述导体线芯层上的线状结构或带状结构，所述金属层设置在所述第二绝缘层的外部，其中，所述金属层螺旋式缠绕在所述第二绝缘层的外部，或者，所述金属层整体性包覆在所述第二绝缘层的外部。

较佳的，所述摩擦结构层为螺旋式缠绕在所述导体线芯层上的线状结构或带状结构。

较佳的，在所述摩擦结构层中，每相邻的两个缠绕层之间没有缝隙或缝隙极小。

较佳的，当所述摩擦结构层为线状结构时，所述摩擦结构层中的金属层为至少一个金属芯；并且，当所述摩擦结构层进一步包括第二绝缘层时，所述第二绝缘层为包裹在所述至少一个金属芯外部的圆筒状绝缘层；当所述摩擦结构层为带状结构时，所述摩擦结构层中的金属层为金属带或金属箔；并且，当所述摩擦结构层进一步包括第二绝缘层时，所述第二绝缘层为与所述金属带或金属箔层叠设置的带状绝缘层。

较佳的，所述摩擦结构层中的金属层为多个金属芯，且多个金属芯之间相互平行或相互缠绕。

较佳的，当所述摩擦结构层进一步包括所述第二绝缘层时，所述第二绝缘层的第二侧表面上设置有微纳凹凸结构；当所述摩擦结构层不包括所述第二绝缘层时，所述摩擦结构层的金属层上设置有微纳凹凸结构。

较佳的，当所述导体线芯层不包括所述第一绝缘层时，所述导体线芯层的导电芯上设置有微纳结构。

较佳的，所述导电芯的数量为多个，且多个导电芯之间平行设置或缠绕设置。

较佳的，所述第一绝缘层整体包裹所述多个导电芯，或者，所述第一绝缘层分别包裹每个导电芯。

较佳的，进一步包括：包裹在所述摩擦结构层外侧的屏蔽层，以及包裹在所述屏蔽层外侧的保护层。

较佳的，所述屏蔽层为编织铜网、铜屏蔽带、铝塑复合带或铜塑复合带。

较佳的，所述屏蔽层的材料为铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；所述金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、锌、锡、钨或钒；所述合金是钢、铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。

较佳的，所述导电芯的材料为铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；所述金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、锌、锡、钨或钒；所述合金是钢、铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。