[发明专利]一种用于测量机械信号的仿生传感器及其制造方法

说明书

本发明提供了一种用于测量机械信号的仿生传感器及其制造方法，包括：传感器单元、传感器支架以及电阻检测装置；传感器单元包括柔性基底层；设置在柔性基底层上的毛杆和信号处理层；毛杆呈倒立圆台状；信号处理层上设置有裂纹。本发明的仿生传感器中呈倒立圆台状的毛杆具有较大的惯性，测量过程中信号处理层上的裂纹会随柔性基底层的形变而张合，可以得到较大的电阻变化，从而提高仿生传感器的测量灵敏度，使仿生传感器可以适用对微弱机械信号的检测，且本发明的仿生传感器可以同时对空间和平面内的多种机械信号进行测量，对空间和平面中的多重信号适应性强，集成度高。

技术领域

本申请涉及机械信号测量技术领域，特别是涉及一种用于测量机械信号的仿生传感器及其制造方法。

背景技术

随着智能设备的发展，例如智能穿戴设备、航空航天设备和高精度机床加工等领域，对环境中机械信号的精确测量具有十分重要的意义。现有用于测量机械信号的传感器包括加速度传感器、应力传感器或者流量传感器等，现有传感器的测量对象较为单一，例如加速度传感器只能用来测量加速度信号，流量传感器只能用来测量空间流量信号，对空间和平面中的多重信号适应性差，集成度低。另外，现有传感器的检测灵敏度低，不适用对微弱机械信号的测量。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种用于测量机械信号的仿生传感器及其制造方法，克服现有传感器测量对象单一，对空间和平面中的多重信号适应性差，集成度低，检测灵敏度低，不适用对微弱机械信号的检测等问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种用于测量机械信号的仿生传感器，其中，包括：传感器单元；与所述传感器单元连接，用于固定所述传感器单元的传感器支架；与所述传感器单元连接，用于接收所述传感器单元的电阻变化信号的电阻检测装置；所述传感器单元包括柔性基底层；设置在所述柔性基底层上的毛杆和信号处理层；所述毛杆呈倒立圆台状；所述信号处理层上设置有裂纹。

所述的用于测量机械信号的仿生传感器，其中，所述柔性基底层包括柔性基底层下层；设置在所述柔性基底层下层上的柔性基底层中层；设置在所述柔性基底层中层上的柔性基底层上层；所述柔性基底层下层、所述柔性基底层中层、所述柔性基底层上层的弹性模量逐渐降低。

所述的用于测量机械信号的仿生传感器，其中，所述柔性基底层由四个扇形区域组成；各个所述扇形区域呈弧状且汇交于扇形区域的顶点；各个所述扇形区域的面积和形状相同。

所述的用于测量机械信号的仿生传感器，其中，所述毛杆设置在各个所述扇形区域的顶点上；所述毛杆与所述扇形区域的顶点连接的一端呈锯齿结构；所述毛杆由碳纤维或玻璃纤维组成；所述毛杆的高度不低于20mm。

所述的用于测量机械信号的仿生传感器，其中，所述裂纹设置在各个所述扇形区域上；所述裂纹的长度贯穿整个所述扇形区域；所述裂纹的深度不超过所述柔性基底层中层。

所述的用于测量机械信号的仿生传感器，其中，所述裂纹的方向与水平面的夹角为0°～45°；所述裂纹的宽度由下至上逐渐递增且所述裂纹的宽度不超过200μm。

所述的用于测量机械信号的仿生传感器，其中，所述传感器支架包括与所述传感器单元连接的L型支架；设置在所述L型支架两端的空心柱体。

一种用于测量机械信号的仿生传感器的制造方法，用于制造所述的用于测量机械信号的仿生传感器，其中，该用于测量机械信号的仿生传感器上的传感器单元的制造方法包括如下步骤：

通过对第一曲面形模具进行硅胶或者环氧树脂浇筑，得到未完全固化的硅胶或者环氧树脂；

通过第二曲面形模具对所述未完全固化的硅胶或者环氧树脂浇筑聚二甲基硅氧烷，并在所述第二曲面形模具底部固定所述毛杆，得到与所述毛杆连接的柔性基底层；