[发明专利]柔软材料压力传感器用柔软感应材料的设计方法

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柔软材料内部微小空间内的相对位置变化所引起的相关的电气信号变化检测出用来作为导致柔软材料变形的压力信号的压力传感器所使用的柔软感应材料的设计方法。 

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。本发明发明的材料能够用来作为柔软压力传感器的感应材料的应用，同时本发明提供了一种新型的压力传感器及加压力检测方法。并且该柔软感应材加压力传感器构造简单，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，是提供了用于新型柔软压力传感器的柔软感应材料设计方法。 

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该柔软材料的设计方法。是提供了在柔软的橡胶财力中混入了导电性的微小螺旋形状，或有弹性开合构造的构造体的柔软橡胶材料做成柔软感应材料。该混合材料在其形状发生变化时，其形状变化引起的微小空间内的相互位置关系变化及应力变化引起的该柔软材料的电气特性变化。将应用此检测方法检测出的电信号变化作为压力信号的该材料的应用方法。 

另外，本发明申请的第二个发明内容是，该柔软压力感应材料成分主要由以下几部分组成：a，柔软的高分子橡胶材料，如硅胶；b，混入柔软中的导电性微小螺旋形状，或有弹性开合构造的构造体的柔软橡胶材料做成柔软感应材料；c，混入柔软材料中的导电纤维及导电性粒子。 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影响发生内部应力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，当柔软材料的内部应力发生变化时，微小机械构造受周围的柔软材料的应力变化的影响，将发生变形，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加速度变化所导致的分离处理，作为检测出加速度输出。 

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4是柔软材料的应力和其变形的关系图。 

图1中的尖形部分的开合与应力的变化关系以下算式算出。 

ΔΔa≈Δa(-1+KK′)]]>

ΔΔa：柔软材料的弹性系数变化引起的尖形部分的开合角度变化[°] 

Δa：尖形部分的预变化角度[°] 

K：变形前的柔软材料的弹性系数[m/N] 

K’：变形后的柔软材料的弹性系数[m/N] 

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，利用本发明制作加速度传感器用加速度信号感应材料的应用例：