[发明专利]柔性拉力传感器

说明书

技术领域

本申请属于传感器领域，特别是涉及一种柔性拉力传感器。

背景技术

现有技术中，拉力传感器的衬底通常采用硅基材料，由于其柔性差，无法对凹凸的平面进行测量，另外，采用表面硅或体硅或两者结合的工艺，以制作多层结构的拉力传感器，工艺的复杂度高、成本高。而且，现有技术中拉力传感器的线性度差，灵敏度也无法满足实际需求，在柔性电子以及可穿戴设备领域应用受限。

发明内容

本发明的目的提供一种柔性拉力传感器，解决现有技术中线性度差、灵敏度无法提升、成本高、工艺复杂、柔性电子领域无法适用等缺点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种柔性拉力传感器，用以检测第一方向的拉力，包括柔性衬底以及形成于所述柔性衬底上的检测电路，所述检测电路呈惠斯通电桥状，包括沿第一方向延伸的第一电桥和第二电桥、以及平行设置的第三电桥和第四电桥，所述第一电桥和第二电桥设有半导体电阻，所述第三电桥和第四电桥设有固定电阻。

优选的，在上述的柔性拉力传感器中，所述第一电桥和第二电桥中设有相同数量的半导体电阻，所述第一电桥和第二电桥中的半导体电阻沿垂直第一方向的方向上对应设置。

优选的，在上述的柔性拉力传感器中，所述柔性衬底的材质为聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚氯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。

优选的，在上述的柔性拉力传感器中，所述固定电阻选自金属型碳纳米管、银纳米线或银浆。

优选的，在上述的柔性拉力传感器中，所述半导体电阻选自半导体型碳纳米管或石墨烯。

优选的，在上述的柔性拉力传感器中，所述第一电桥和第二电桥包括由电路引线串联的多个半导体电阻，所述第三电桥和第四电桥包括由电路引线串联的多个固定电阻，所述电路引线的材质选自银纳米线或银浆、铝或金。

优选的，在上述的柔性拉力传感器中，所述第一电桥和第三电桥之间、以及第二电桥和第四电桥之间设有测试电极；所述第一电桥和第四电桥之间、以及第二电桥与第三电桥之间设有输入电极，所述测试电极和输入电极的材质选自银浆、铝或金。

优选的，在上述的柔性拉力传感器中，所述第三电桥和第四电桥中设有相同数量的固定电阻。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）、本发明利用柔性衬底可拉伸以及柔软性好的特性，将其应用于拉力传感器，可实现对非平面结构的拉力检测；

（2）、柔性衬底上的检测电路设计为惠斯通电桥式，其中两个电桥上的电阻为固定电阻，另外两个电桥上电阻为可形变的电阻，可形变的电阻在柔性衬底拉伸的情况下被拉伸，从而导致电阻变化，通过电阻变化以实现对拉力的检测，具有更好的线性度以及灵敏度；

（3）检测电路可以通过印刷方式打印于柔性衬底上，工艺简单、成本低，可实现批量化生产，以及适用于柔性电子和可穿戴设备领域。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明具体实施例中柔性拉力传感器的结构示意图；

图2所示为本发明具体实施例中对柔性拉力传感器检测原理进行分析的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参图1所示，柔性拉力传感器包括柔性衬底1，柔性衬底1的材质采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚酰亚胺（PI）、聚氯乙烯（PVC）或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。柔性衬底1通过旋涂的方式可以得到不同厚度的衬底材料。

本发明的柔性衬底具有良好的抗冲击能力、挠曲性及机械性，可以实现弯曲和拉伸。

柔性拉力传感器还包括形成于柔性衬底1上的检测电路，检测电路呈惠斯通电桥状，包括沿平行第一方向延伸的第一电桥2和第二电桥3，以及平行设置的第三电桥4和第四电桥5，第三电桥4和第四电桥5优选垂直第一方向延伸。