[发明专利]应用混入微小构造体的柔软感应材料的压力传感器装置及压力信号感应方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用混入了微小构造体的柔软感应材料在其受外界影响发生变形的情况下，及电气特性发生变化，将柔软材料在外界影响下发生的变形及内部应力变化所引起的相关的电气信号变化检测出用来作为引起柔软材料变形及内部应力变化的压力信号的装置及方法。 

背景技术

现有的压力传感器有薄膜变形后检测应变的应变传感器的，广泛应用于各种工业及民用领域。以上的传感器，其作为感应速度信号的材料或者机构基本都是硬质的材料。还没有像橡胶一样的柔软高分子材料作为压力信号感应材料同时构造简单的的压力传感器。 

发明内容

前述的传统的压力传感器，都是应用硬质的感应材料或者机构。本发明的柔软压力感应材料作为速度感应材料的应用，提供了一种新型的压力传感器及压力检测方法。并且该柔软感应材速度传感器构造简单，有利于降低压力传感器生产成本和根据广泛的应用。 

本发明的目的，是提供了新型的柔软材料作为压力传感器感应材料的压力传感器装置及压力信号的感应检测方法。也就是应用了混入微小构造体的柔软感应材料压力传感器装置及压力感应方法。 

本专利申请的第一个发明内容是，发明了应用混入了微小构造体的柔软材料作为压力传感器感应材料的速度信号的检测方法。是提供了混入了微小构造体的柔软材料在压力作用下其形状发生变化时，其形状变化的速度引起的该柔软材料的电气特性变化的检测方法，并将应用此检测方法检测出的电信号变化作为压力信号的检测方法。 

另外，本发明申请的第二个发明内容是，该压力传感器装置由以下几部分组成：a，柔软的高分子橡胶材料；b，混入柔软中的导电性微小机械构造材料；c，引起柔软材料变形的机构；d，柔软构造体电气特性检测及将检测出的与柔软构造体变形的压力相关的电信号分离出并将压力信号输出电信号检出模块。 

关于发明的效果的说明 

依据本发明申请的发明，可以用柔软的混入了微型构造的材料来用作压力传感器的感应压力信号的材料，制作新型压力传感器。该新型压力传感器构造简单，将更加有利于压力传感器的广泛使用。 

本发明实施时最佳方案的说明 

一，混入了微小构造体的柔软材料在受到外界压力影响发生形状变化时其内部微小构造体的机电特性变化特性及其利用：混入微小导电构造的柔软材料，如橡胶材料中的具有导电特性的微小构造体，由于是微小的机械构造，当柔软材料的形状发生变化时，微小机械构造受周围的柔软材料的微小范围内的压力的影响，并且由于在微小空间范围内发生在微小构造体周围的柔软材料的应力不均衡，将是微小构造体发生变形，使其导电特性发生变化。在柔软材料中的微小机械构造体的导电特性的变化，在宏观上，导致混入了微小机械构造的柔软材料的电气特性发生变化。通过电子检测回路，将混入了微小构造体的柔软材料的随其内部应力变化而引起的电气特性变化检测出，并且将外部变形所引起的内部应力变化中的由外部速度变化所导致的分离处理，作为检测出压力信号输出。 

图1，图2是本发明申请中的混入柔软材料中的微小机械构造的模型图。 

图3是混入了具有导电特性的柔软材料的电气模型图。从电气特性上看，混入了具有导电特性的微小机械构造的柔软材料可以看做是由电阻(R)，电容(C)，电感(L)组成的网络。 

图1，图2中的尖形部分的开合与应力的变化关系以下算式表示。 

L’＝L+ΔL 

R’＝R+ΔR 

C’＝C+ΔC 

L，C，R：柔软材料内的螺旋状微小导电构造变形前的电感值，电容值，电阻值。 

L’，C’，R’：柔软材料内的螺旋状微小导电构造变形前的电感值，电容值，电阻值。 

柔软材料中混入的具有导电性的微小机械构造体的变化，将导致整个混入微小导电构造的柔软材料的整体的电气特性的变化。即，柔软材料的阻抗的变化。 

二，利用本发明制作压力传感器的应用例： 

上述微小构造材料混入型速度传感器的模型图由图4来表示。图4中在混入了微小构造体的柔软材料20上下，放置了上下两个压力传递机构10。上下方向发生相对压力变化时，两个两个压力传递机构10将挤压位于两个电极40之间的柔软感应材料。使得柔软感应材料内的柔软材料相对于其内部的微小构造体发生位移变化，该位移变化，将引起其内部微小机构的形状发生变化，进而使得两个电极之间的电气特性发生变化。速度检测回路30将两个电极之间的电气特性变化检测出来，并将对其进行滤波及相应的补偿，作为速度信号输出。 

[设计上的注意点]