[发明专利]薄膜型风压传感器及相应的无线传感网络

说明书

技术领域

本发明涉及压力领域，更具体地说，涉及一种基于织物的大变形、开放环境以及高敏感度的薄膜型风压传感器及相应的无线传感网络。

背景技术

目前已有的风压传感器大部分都以传统的金属作为敏感元件，采用应变片技术测量其微小变形，其灵敏度有很大的局限。风力转动叶片也多被用于测量管道内的风压。而压电薄膜技术对于恒稳的静态压强的测量效果欠佳。另外，大部分已有的传感技术只是测量固定方向的风压。综上所述，目前尚未有传感网络能够实现以柔性材料为敏感元件，适用于大变形、开放环境和任意方向的高灵敏度流体压强的监测。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的风压传感器灵感度低、不适合开放环境和任意方向的风压测试的缺陷，提供一种以柔性材料为敏感元件，适用于大变形、开放环境和任意方向的高灵敏度流体压强监测的薄膜型风压传感器及相应的无线传感网络。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种薄膜型风压传感器，包括顶盖、腔体以及底盘，其中所述薄膜型风压传感器还包括圆形的气密性薄膜，所述气密性薄膜夹于所述顶盖和所述腔体之间，在所述气密性薄膜上设置有导电织物应变传感器，所述导电织物应变传感器与外部电阻测量电路连接。

在本发明的薄膜型风压传感器中，所述气密性薄膜为包括硅胶和/或聚氨酯的弹性薄膜。

在本发明的薄膜型风压传感器中，所述气密性薄膜为透明的硅胶薄膜，所述气密性薄膜上设置有经过室温硫化的富含金红石型二氧化钛的硅胶涂层。

在本发明的薄膜型风压传感器中，所述气密性薄膜夹于所述顶盖和所述腔体之间，并给予径向的预拉张力。

在本发明的薄膜型风压传感器中，在所述气密性薄膜的中心区域上设置有三个导电织物应变传感器，三个所述导电织物应变传感器沿120°夹角的径向方向粘贴于所述气密性薄膜的内表面。

在本发明的薄膜型风压传感器中，所述顶盖和所述腔体螺接，所述腔体和所述底盘螺接，所述底盘上设置有用于引出所述导电织物应变传感器的信号线的通孔。

本发明还构造一种无线传感网络，其中所述无线传感网络包括采集压力信息的数据采集系统、显示和分析所述压力信息的远程监控系统以及包括多个如权利要求1-6所述的其中任一的薄膜型风压传感器的用于测量压力场分布的风压传感器阵列，所述薄膜型风压传感器与所述数据采集系统连接，所述数据采集系统与所述远程监控系统无线连接。

在本发明的无线传感网络中，所述数据采集系统包括选择所述薄膜型风压传感器的矩阵寻址模块、采集所述薄膜型风压传感器的信号的采集模块以及将所述信号调理模块采集的信号转换为所述压力信息的转换模块。

在本发明的无线传感网络中，所述风压传感器阵列采用垂直百叶窗的可折叠式结构。

实施本发明的薄膜型风压传感器及相应的无线传感网络，具有以下有益效果：以柔性材料为敏感元件，适用于大变形、开放环境和任意方向的高灵敏度流体压强监测。

采用弹性薄膜使得薄膜型风压传感器的变形量大，探测的灵敏度高。涂层的设置不仅阻挡了大部分的紫外线辐射，而且同时减小了气密性薄膜的力学滞后。通过预拉张力的设置调整气密性薄膜的变形灵敏度。通过三个导电织物应变传感器的设置实现了风压方向的判断。顶盖、腔体以及底盘的连接方式便于它们之间的拆卸以及连接导电织物应变传感器的信号线的引出。风压传感器阵列以及相应的数据采集系统实现了压力场分布的测量。风压传感器阵列的结构简单、安装方便。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明的薄膜型风压传感器的优选实施例的结构示意图；

图2为本发明的薄膜型风压传感器的优选实施例的立体结构示意图；

图3为本发明的薄膜型风压传感器的优选实施例的气密性薄膜的结构示意图；

图4A为本发明的无线传感网络的优选实施例的侧面的结构示意图；

图4B为本发明的无线传感网络的优选实施例的正面的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。