[发明专利]一种阵列式LC压力传感器集成装置

说明书

一种阵列式LC压力传感器集成装置，其特征在于：通过信号的频域特征实时获取多点压力信号变化，包括柔性薄膜层及构造于其上的微带线、发射天线、接收天线和若干LC压力传感器；该若干LC压力传感器为阵列分布于柔性薄膜层上，并放置在微带线一侧形成带阻滤波器；该微带线遍历所有LC压力传感器，其一端与发射天线电性连接，另一端与接收天线电性连接。本发明将LC压力传感器的电感部分与电容部分集成在一起，有更高的空间利用率和对称性，易于构建阵列，利用微带线和收发天线实现信号的远场传输，在人体或者机器人仿生电子皮肤领域具有应用潜力。

技术领域

本发明涉及压力传感器领域，特别是指一种阵列式LC压力传感器集成装置。

背景技术

柔性压力阵列传感器在仿生机器人以及人体电子皮肤领域有重要应用潜力。在数据读取方面，传统做法为：将压力传感器通过导线连接到终端，或者在压力传感器中加入边缘计算芯片和蓝牙模块，实时采集压力变化信号。其弊端为：导线的加入使器件整合过程复杂化，并且无法应用于一些封闭或者严苛环境内；边缘计算和蓝牙模块的采用，使传感器生产的成本加大，同时作为耗能器件，使得生产者必须要在其中添加电源，因此还需引入固态电池或者无线充电等供能技术，从而进一步提升传感器的生产成本。不仅如此，电子皮肤的柔性特征，使压力传感器在工作过程中常需要反复弯曲折叠，因此即使此类传感器的基底设计为柔性，也有相当部分的集成电路不是柔性，在实际工作中也很难长期保持其稳定性，一旦运行出错，维修花费的成本也较高。

LC传感器(由电感和电容组成)，具有无芯片、无源、无线的特点。因此采用LC传感器，可以规避上述数据读取方面的问题。并且制作成本低廉，易于柔性化，进而契合仿生电子皮肤领域。

而现有的LC压力传感器的主要问题在于以下两点：

1.阵列集成问题。

对于单个LC压力传感器，主要由一个电容和一个电感组成，二者多为平面放置，每一个压力传感器都需要足够的空间来容纳电感和电容两个部分，这在单个LC压力传感器中没有问题，但是如果做成高密度阵列，那么这种结构的空间构型则会引起很大的不便。

2.读取问题。

距离短：通常LC压力传感器的信号读取需要一个额外的读取线圈，二者通过电磁耦合的方式，将频域特征传递到终端。线圈间电磁耦合强度随距离增大迅速离散，导致无线阅读的距离往往被限制在了1cm之内，这就导致这种无线模式在距离上的优势显得不明显。

阵列读取：通常的LC压力传感的信号读取通过电磁耦合方式进行，因此读取线圈和LC传感线圈需要套在一起，这在单个LC压力传感器中没有问题，但是如果形成阵列，则读取线圈需要覆盖所有传感阵列，否则无法做到同时读取信号。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种阵列式LC压力传感器集成装置，有更高的空间利用率和对称性，易于构建阵列，并且利用微带线和收发天线，解决上述读取问题。

本发明采用如下技术方案：

一种阵列式LC压力传感器集成装置，其特征在于：通过信号的频域特征实时获取多点压力信号变化，包括柔性薄膜层及构造于其上的微带线、发射天线、接收天线和若干LC压力传感器；该若干LC压力传感器为阵列分布于柔性薄膜层上，并集成在微带线一侧形成带阻滤波器；该微带线遍历所有LC压力传感器，其一端与发射天线电性连接，另一端与接收天线电性连接。

优选的，每个所述LC压力传感器设有第一薄膜基底层、电感线圈层、弹性体、电极层、第二薄膜基底层和连接导线，该电感线圈层构造于第一薄膜基底层上，该电极层构造于第二薄膜基底层上，该弹性体贴合于电感线圈层和电极层之间，该连接导线位于弹性体侧部且与电感线圈层末端和电极层电性连接。

优选的，所述柔性薄膜层为PET薄膜、PI薄膜或蚕丝薄膜。

优选的，所述弹性体为Ecoflex或PDMS。