[发明专利]智能调节敏感度的传感器及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能调节敏感度的传感器及其测试方法，该传感器通过电解液中纳米多孔金属材料的力学性质对电压变化来调节敏感度，属于传感器技术领域。

背景技术

纳米多孔金属是近十年来发展起来的一类新型功能材料，是一种具有纳米级孔洞、高表面积和双连续孔洞的多孔泡沫材料。除宏观泡沫金属材料所具备的轻质、高比强度、阻燃隔热、吸能减振、吸声降噪、防爆等优点外，纳米多孔金属还具有许多独特的性能，如催化、表面拉曼散射、作动、过滤吸附等，在催化载体、人造肌肉、海水淡化、生物医学等尖端领域有着广泛的应用前景。尤其值得注意的是，若在纳米多孔金属的孔洞内填入电解液，在电压改变的情况下，纳米多孔金属的变形行为和力学性质将会发生显著变化。

纳米多孔材料不仅性能优异，而且制备方式简便。其中脱合金法是主要的制备方法之一，可以生成不同的形状，如纳米线、薄膜、三维块体等，可以适应不同应用环境和工况的要求。

测量大小无法确定的载荷时，由于受到误差的影响，测量大载荷，误差率可以很小；但是测量小载荷，误差率较大。这就使得测量小载荷的准确度很低，给工业应用以及实验带来较大的误差率。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种智能调节敏感度的传感器及其测试方法，其具体技术方案如下：

智能调节敏感度的传感器，包括电阻应变片、电源和若干个纳米多孔金属材料层，

若干个纳米多孔金属材料层相互叠放布置，任意相邻的纳米多孔金属材料层之间设有绝缘体层，纳米多孔金属材料层与对应的绝缘体层紧密贴合，所述纳米多孔金属材料层与绝缘体层相间叠放排布，绝缘体层将与其贴合的两个纳米多孔金属材料层完全分离开，位于最外侧且没有与绝缘体层接触的纳米多孔金属材料层表面为载荷作用面，所述载荷作用面与绝缘体层平行，载荷作用面有2个，

所述电阻应变片贴合在所有纳米多孔金属材料层与所有绝缘体层表面，所有纳米多孔金属材料层和所有绝缘体层均浸在电解质溶液中，所述纳米多孔金属材料层内分布有若干个通孔，所述通孔中浸有电解质溶液，载荷作用面完全暴漏在电解质溶液中，

电源的一端与一个载荷作用面接通，电源的另一端与另一个载荷作用面接通。

所述电阻应变片与所有的绝缘体层和所有的纳米多孔金属材料层均垂直。

所述纳米多孔金属材料层的数量为2，绝缘体层的数量为1。

所述电源并联接有电压表。

所述纳米多孔金属材料层选用纳米多孔金或纳米多孔铜。

所述电解质溶液选用AgCl溶液或者CuCl₂溶液。

所述绝缘体层选用绝缘陶瓷。

一种应用智能调节敏感度的传感器的测试方法，其特征是包括如下步骤：

（1）组装纳米多孔金属材料层、绝缘体层和电阻应变片：如权利要求1所述，选若干个纳米多孔金属材料层，绝缘体层的数量比纳米多孔金属材料层的数量少1，将纳米多孔金属材料层与绝缘体层相间排列，纳米多孔金属材料层与绝缘体层的接触面紧密贴合，绝缘体层能将与其贴合的两个纳米多孔金属材料层完全分离开，将电阻应变片贴在纳米多孔金属材料层和绝缘体层表面，电阻应变片与所有的纳米多孔金属材料层和所有的绝缘体层垂直；

（2）调配电解质溶液：调配饱和的电解质溶液，将步骤（1）所得到的纳米多孔金属材料层、绝缘体层和电阻应变片的组装体完全浸入电解质溶液中，直到电解质溶液完全充满纳米多孔金属材料层的通孔；

（3）接通电源：选取电源，电源与步骤（1）所得到的纳米多孔金属材料层、绝缘体层和电阻应变片的组装体串联，电源的一端与一个载荷作用面接通，电源的另一端与另一个载荷作用面接通；

（4）施加载荷：在载荷作用面上施加载荷，测量电源两端的电压以及电路的实测载荷。

所述步骤（1）中纳米多孔金属材料层有2个，绝缘体层有1个，纳米多孔金属材料层的厚度为1mm，孔隙率为25%，孔壁ligment尺寸为20nm，载荷作用面的尺寸为2mm×2mm，纳米多孔金属材料层选用纳米多孔金，绝缘体层选用绝缘陶瓷，电解质溶液选用饱和的AgCl溶液。

所述电源并联有电压表，电源电路中串联有电路保护器。

本发明的工作原理是：

本发明，浸在电解质溶液中的纳米多孔金属材料层，在电源端电压较小的情况下，弹性模量较小，在电源端电压较大的情况下，弹性模量较大。