[发明专利]基于微液滴的全柔性无源压力传感器及其制造方法及其检测方法

摘要

本发明公开了一种基于微液滴的全柔性无源压力传感器及其制造方法及其检测方法，基于微液滴的全柔性无源压力传感器，包括：形成感应腔室的两层导电电极，滴于感应腔室内的感测液滴，设于感应腔室两侧的传感器线圈，设于传感器线圈内的间隔层，覆盖导电电极和传感器线圈的柔性覆盖膜，感应腔室内设有供感测液滴扩展的空间。本发明在外部负载作用下，传感器的柔性覆盖膜发生弯曲形变，压迫内部的感测液滴向四周扩展，从而改变设备的电容值；将谐振频率的相应变化转换为可由外部电磁耦合线圈检测的信号，传感器具有灵敏性高，可靠重复性，高稳定性，检测方便，检测精度高的优点。

主权项

1.基于微液滴的全柔性无源压力传感器，其特征在于，包括：形成感应腔室的两层导电电极，滴于上述感应腔室内的感测液滴，设于上述感应腔室两侧的传感器线圈，设于上述传感器线圈内的间隔层，覆盖上述导电电极和传感器线圈的柔性覆盖膜，上述感应腔室内设有供感测液滴扩展的空间。

2.根据权利要求1所述的基于微液滴的全柔性无源压力传感器，其特征在于，上述导电电极和传感器线圈为导电金属制成。

3.根据权利要求1所述的基于微液滴的全柔性无源压力传感器，其特征在于，上述传感器线圈包括：上半线圈，下半线圈，设于上述上半线圈和下半线圈之间的折叠部。

4.根据权利要求1所述的基于微液滴的全柔性无源压力传感器，其特征在于，上述感测液滴为高介电常数的液体。

5.根据权利要求1所述的基于微液滴的全柔性无源压力传感器，其特征在于，上述柔性覆盖膜为高分子薄膜。

6.根据权利要求1所述的基于微液滴的全柔性无源压力传感器，其特征在于，上述间隔层为丙烯酸类双面胶带。

7.根据权利要求1所述的基于微液滴的全柔性无源压力传感器，其特征在于，上述柔性覆盖膜的厚度范围为5‑300μm，导电电极的厚度范围为1‑20μm，上述间隔层的厚度范围为50‑250μm。

8.根据权利要求1所述的基于微液滴的全柔性无源压力传感器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，准备一块覆盖导电金属的柔性覆盖膜；

步骤二，将丝网掩模放置在覆盖导电金属的柔性覆盖膜上，然后在丝网掩膜的表面印刷油墨，随后使用刮板在丝网表面上移动，在此期间，油墨穿过丝网掩模的细网孔附着在导电金属电极表面；

步骤三，把丝网从柔性薄膜上取下后，将样品在100℃下加热，使油墨固化；

步骤四，将样品浸入金属蚀刻溶液中以蚀刻掉基底暴露的金属，然后用甲基乙基酮溶液除去油墨，获得柔性薄膜上的导电金属图案；

步骤五，采用台式二氧化碳脉冲激光蚀刻仪对胶带进行蚀刻，以形成圆环状的胶带腔壁；

步骤六，将聚酰亚胺膜按照导电金属图案进行对准，形成对折线和感应腔室；

步骤七，通过微量移液管将高介电常数的液体滴置于感应腔室中；

步骤八，按照对折线对折，完成包装。

9.根据权利要求8所述的基于微液滴的全柔性无源压力传感器的制造方法，其特征在于，上述高介电常数的液体的体积范围为0.3‑2μL。

10.根据权利要求1所述的基于微液滴的全柔性无源压力传感器的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，导电电极和感测液滴作为可变电容器C_s，两侧的传感器线圈和间隔层作为两个电感器L_s1和L_s2；根据法拉第的感应定律，两个电感之间有一个互感L_M；串联电阻R_s表示来自电极的电阻；

步骤二，为了无线测量LC液滴传感器，具有串联电阻R_r的读取线圈L_r与传感器的两个平面电感通过互感L_M1和L_M2耦合；从传感器的电容和电感得到的谐振频率f_s可以表示为：

步骤三，根据已知变压器方程，可以通过监测外部线圈L_r的阻抗/相位损耗来检测谐振频率f_s；使用相位法来描述传感器的谐振频率f_s与读取线圈的阻抗相位最小值的频率f_phase‑mim之间的关系：

其中，k是传感器线圈和读取线圈的耦合系数，Q表示LC感测装置的品质因数；

一旦耦合系数和品质因数为常数，谐振频率与f_phase‑mim正比。