[发明专利]一种柔性桥式开关传感器

说明书

一种柔性桥式开关传感器，包括柔性传感元件、电极、柔性限位片和柔性保护膜，柔性传感元件由下、上传感基片构成，电极包括单面、双面导电电极，柔性限位片包括下、上限位片，柔性保护膜包括下、上保护膜。单面导电电极的下表面(导电)和上表面(不导电)分别与下传感基片的上表面边缘和上传感基片的下表面边缘贴紧，双面导电电极的下表面和上表面分别与下传感基片的上表面和上传感基片的下表面边缘贴紧，下、上传感基片分别嵌入下、上限位片的限位孔中。本发明克服了压阻式压力传感器在较高频率压力监测方面的不足，表现出一定程度的弯曲不敏感性，实现了在不同压力下传感器都有较高的灵敏度和压力分辨率，属于柔性传感技术领域。

技术领域

本发明涉及柔性传感技术，具体涉及一种柔性桥式开关传感器。

背景技术

随着科学技术的不断发展，柔性压力传感器在可穿戴设备、电子皮肤等方面有着广泛的应用。压力传感器实现了压力到电信号(如电阻、电容或电感)的有效转换，其传感机制一般包括压阻效应、电容效应、摩擦电效应等。在现有的柔性压力传感器中，压阻式压力传感器由于其出色的可靠性和较易读取的电阻变化信号，受到越来越多研究者的关注。

柔性压力传感器对频率力信号的监测能力受传感器响应时间的影响很大。现有的压力传感器通常用于响应静态压力或低频动态压力，但对较高频率动态压力的监测能力往往受限。压电和摩擦电传感装置也可以产生电压信号来对频率压力进行监测，但它们不能用来监测静态或缓慢变化的压力。此外，如果期望柔性压力传感器适用性广，还应考虑传感器的其他性能，例如，由于传感材料变形引起的传感器性能变化，传统柔性传感器难以准确测量被测物动态变形下的正向压力；再者，由于传感范围狭窄，传统传感器无法分辨相对高压状态下力的细微变化等。因此，提高柔性压力传感器对频率力的监测能力，有选择性地只感知压力，而对弯曲的影响并不敏感，实现不同预压力下信号的精确监测，成为新型柔性传感器追求的目标。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种减少弯曲应变对传感性能的影响且对较宽频率范围的动态压力有良好监测的柔性桥式开关传感器。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种柔性桥式开关传感器，包括柔性传感元件、电极、柔性限位片和柔性保护膜。柔性传感元件由下传感基片和上传感基片构成，电极包括单面导电电极和双面导电电极。柔性限位片包括下限位片和上限位片，柔性保护膜包括下保护膜和上保护膜。单面导电电极的下表面导电而上表面不导电，下表面和上表面分别与下传感基片的上表面边缘和上传感基片的下表面边缘贴紧，双面导电电极的下表面和上表面分别与下传感基片的上表面和上传感基片的下表面边缘贴紧。将贴紧电极的下传感基片和上传感基片分别嵌入下限位片和上限位片的限位孔中，然后下限位片和上限位片面对面叠放在一起；最后，将下保护膜贴紧在下传感基片和下限位片上，上保护膜贴紧在上传感基片和上限位片上。

作为一种优选，上传感基片的下表面和下传感基片的上表面有微结构或为平面，微结构特征的形状呈倒金字塔形、圆台形、波浪形、棱形或正金字塔形。

作为一种优选，上、下传感基片为表面导电的柔性高分子基片，其导电性是经过离子溅射后得到。离子溅射所用金属靶为Au靶或Pt靶，喷金厚度为

作为一种优选，柔性高分子基片采用注射压缩成型、模压成型、辊压成型、旋涂固化或紫外光固化工艺制备而成，柔性高分子材料为热塑性弹性体、硅橡胶或UV树脂，优选地，柔性高分子材料为聚氨酯弹性体(TPU)、聚乙烯辛烯共弹性体(POE)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚氨酷丙烯酸酯(PUA)。

作为一种优选，电极的厚度为0.05～0.2mm，材料为铜箔、铝箔或导电胶。

作为一种优选，柔性限位片的材料为热塑性弹性体、硅橡胶或光敏树脂，优选地，柔性高分子材料为聚氨酯弹性体(TPU)、聚乙烯辛烯共弹性体(POE)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚氨酷丙烯酸酯(PUA)。