[发明专利]基于谐振器及纳米纤维的串联式柔性传感器及其方法

权利要求书

1.一种基于谐振器及纳米纤维的串联式柔性传感器，其特征在于：包括谐振器(1)、纳米纤维(2)和柔性织物基底(3)；所述谐振器(1)呈刚性，且具有真空封装；所述的纳米纤维(2)固定结合于柔性织物基底(3)上，且在柔性织物基底(3)上以横纵交错的形式网状分布；网状的纳米纤维(2)具有两个外接接头，其中一个接头(A)与谐振器(1)一端电连接，使谐振器(1)及纳米纤维(2)串联，另一个接头(B)与谐振器(1)另一端(C)分别与外接触点相连。

2.如权利要求1所述的基于谐振器及纳米纤维的串联式柔性传感器，其特征在于：所述的谐振器(1)采用压电谐振器或静电谐振器。

3.如权利要求1所述的基于谐振器及纳米纤维的串联式柔性传感器，其特征在于：所述的纳米纤维(2)采用氧化石墨烯纤维、石墨烯纤维或碳纳米纤维。

4.如权利要求1所述的基于谐振器及纳米纤维的串联式柔性传感器，其特征在于：所述的柔性织物基底(3)采用棉织物或麻织物。

5.如权利要求1所述的基于谐振器及纳米纤维的串联式柔性传感器，其特征在于：所述的纳米纤维(2)通过编织方式固定于柔性织物基底(3)上。

6.如权利要求1所述的基于谐振器及纳米纤维的串联式柔性传感器，其特征在于：所述的谐振器(1)粘连固定于柔性织物基底(3)上。

7.一种利用如权利要求1～6任一所述串联式柔性传感器的环境变量传感方法，其特征在于：步骤如下：

将串联式柔性传感器的谐振器(1)和纳米纤维(2)暴露与待检测的环境中，利用真空封装保持谐振器(1)的等效参数不变，而纳米纤维的电学特性随检测的环境变量变化而变化，进而引起由谐振器(1)、纳米纤维(2)串联形成的整体电路的谐振频率改变，根据整体电路的谐振频率实现对环境变量的传感。

8.如权利要求7所述的环境变量传感方法，其特征在于：所述的谐振器(1)的等效电路为一个LCR震荡回路，由C₀并联串联的L_s、C_s、R_s组成，其中C₀是分流器静态电容，L_s、C_s、R_s分别是动态自感应系数、动态动容及动态电阻；纳米纤维(2)等效为电阻R_e与电容C_e并联；

所述的整体回路谐振频率F为：

其中，是由谐振器(1)所决定的传感器的基础工作频率，Y是放大电路的相位参数，纤维电导率G_e＝1/R_e。