[发明专利]一种柔性全桥式电阻应变片

说明书

本发明属于应变片相关技术领域，其公开了一种柔性全桥式电阻应变片，所述柔性全桥式电阻应变片包括柔性基底、电阻应变传感单元、中间绝缘层及覆盖层。所述电阻应变传感单元包括构成惠斯通全桥电路的第一电阻应变传感单元、第二电阻应变传感单元、第三电阻应变传感单元及与第四电阻应变传感单元。所述第三电阻应变传感单元及所述第四电阻应变传感单元均贴附在所述柔性基底上；所述中间绝缘层覆盖所述第三电阻应变传感单元及所述第四电阻应变传感单元；所述第一电阻应变传感单元及所述第二电阻应变传感单元贴附在所述中间绝缘层上；所述覆盖层覆盖所述第一电阻应变传感单元及所述第二电阻应变传感单元。

技术领域

本发明属于应变片制造相关技术领域，更具体地，涉及一种柔性全桥式电阻应变片。

背景技术

电阻应变片作为一种高精度测量元件，是利用与被测构件一起变形来测量构件的真实应变。在不同的工况下，电阻应变片的测量方法不同。对于几何形状规则的被测构件，传统测量方法通常是将四个单独的电阻应变片两两对称粘贴在被测构件的上下表面组成惠斯通全桥电路进行测量，使用该方法能够实现电阻应变片温度补偿，同时使输出电压的灵敏度最大。然而，此方法需要粘贴四次电阻应变片，这将给测量结果带来极大的误差，同时也增加了人力成本，降低了测量的效率。当被测构件几何形状不规则时，传统应变片无法在被测构件上形成有效的惠斯通全桥电路，只能采用单个电阻应变片测量，但单臂测量存在温度漂移误差，将会导致测量结构不准确，且影响输出电压的灵敏度。

另外，在一些特殊工况中，通常需要对一些曲率变化较大的曲面或者结构较为复杂的薄壁构件进行测量，这些零件发生变形时，不仅有拉伸应变同时还有弯曲应变，而目前市面上在售的电阻应变片测量范围太小且不适合由曲率变化导致的应变测量的情形，无法满足工业需求。针对上述问题，本领域相关技术人员已经做了一些研究，如专利CN104142118记载了在柔性基底上用碳纳米管(CNT)纤维结构的CNT薄膜作为敏感栅，使得电阻应变片能够检测大于80％的应变；又如专利CN104880206记载了采用橡胶作为柔性基底，具有微米或者纳米间隙的金属薄膜作为敏感栅，制备了可以测量最大200％的应变的电阻应变片。以上所述两个专利都采用柔性材料作为基底材料，能够使应变片具有一定延展性，适合于大拉伸应变的情形，但由于敏感栅的结构中含有微米或者纳米间隙，当应变片被弯曲时，应变片的稳定性和可靠性不确定，影响测量的精确性，而且也不适合曲率变化导致的曲面应变。相应地，本领域存在着发展一种能够适用于曲面应变测量的电阻应变片。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种柔性全桥式电阻应变片，其基于电阻应变片的工作特点，针对柔性全桥式电阻应变片的结构及部件之间的连接关系进行了设计。所述柔性全桥式电阻应变片自身构造有惠斯通全桥电路，既实现了应变片温度补偿，又保证了输出电压的灵敏度，同时降低了成本，提高了测量效率。此外，中间绝缘层对应第一电阻应变传感单元及第二电阻应变传感单元的区域分别形成有凸台，使得所述柔性全桥式电阻应变片仅受平面拉伸应变时，也能够保证所述柔性全桥式电阻应变片全桥输出。

为实现上述目的，本发明提供了一种柔性全桥式电阻应变片，其包括柔性基底、电阻应变传感单元、中间绝缘层及覆盖层，其特征在于：

所述电阻应变传感单元包括第一电阻应变传感单元、与所述第一电阻应变传感单元间隔设置的第二电阻应变传感单元、与所述第二电阻应变传感单元间隔设置的第三电阻应变传感单元及与所述第三电阻应变传感单元间隔设置的第四电阻应变传感单元；

所述第三电阻应变传感单元及所述第四电阻应变传感单元均贴附在所述柔性基底上；所述中间绝缘层设置在所述柔性基底上且覆盖所述第三电阻应变传感单元及所述第四电阻应变传感单元；所述第一电阻应变传感单元及所述第二电阻应变传感单元贴附在所述中间绝缘层上；所述覆盖层设置在所述中间绝缘层上且覆盖所述第一电阻应变传感单元及所述第二电阻应变传感单元；所述第一电阻应变传感单元、所述第二电阻应变传感单元、所述第三电阻应变传感单元及所述第四电阻应变传感单元构成惠斯通全桥电路。