[发明专利]传感器单元及使用其的传感器

说明书

本发明涉及传感器单元及使用其的传感器，所述传感器单元为挠性的，可安装于例如具有大的曲率的结构的内部等各种位置中，且所述传感器单元可稳定地测量多方向的变形以及非常高效地及无线地测量变形信息，且因此本发明提供一种可在用于测量变形信息的各种系统中通用的传感器结构的技术。传感器单元包括：第一传感器部，由包含铁电性电活性聚合物材料的纤维或膜而形成；第二传感器部，被配置成其中包括有第一传感器部，且由包含介电性弹性体电活性聚合物材料的基质而形成；以及电极部，被设置成与第一传感器部或第二传感器部接触，且当对第一传感器部或第二传感器部施加外力时，向外部传送由第一传感器部或第二传感器部产生的电信号。

技术领域

以下各实施例涉及一种传感器单元以及使用所述传感器单元的传感器，所述传感器单元被配置成包含电活性聚合物材料及电极结构，从而以无线及无电的方式来感测例如结构的变形等。

背景技术

由于例如结构等包含复合材料的物体的由于能量、震动等而变形的部能通过弹力恢复，因此不同于现有金属结构中的情形，变形并不显露在外，且物体看上去维持在正常状态。然而，可出现例如物体内部的各细层之间分离以及细裂缝等缺陷。当这些缺陷在结构的运作期间扩大或持续增多时或者由于所述缺陷而对物体施加过重的载荷时，可出现物体的突然损毁及损坏。因此，为物体的安全性起见，需要在初始阶段处感测受损部的位置且执行恰当的维修，以使得物体可恢复至其原始状态。

用于监视结构的安全性的技术被用作用于检测受损部的位置及物体是否受损的技术。近来，已对能够通过压电传感器以及电极的配置来监视结构的小型传感器进行积极开发，所述电极通过压电传感器的变形而从所述压电传感器接收电信号。

举例来说，作为相关技术的韩国专利特许公开案第2012-0083261号公开了能够利用压电传感器以及施加至所述压电传感器的上部及下部的电极来监视结构的小的传感器。所述压电传感器由于其由陶瓷材料造成的脆度而已被视为阻碍广泛使用、尤其是阻碍具有大的曲率的结构的内部的安装及多方向变形信息测量。作为结果，相对于各种外力不具有挠性的传感器(例如光纤布拉格光栅传感器(FBG sensor)及压电传感器PZT)的使用范围在检测及评估结构的坚固性方面是非常有限的。

发明内容

技术问题

如以上所提及，由于低挠性及压电特性的特征，因此在根据相关技术的用于感测变形信息的传感器中，难以在各种地点中安装传感器，且仅可测量到特定方向上的变形，进而使得不能实质上测量到多方向的变形信息，且因此，如上所述，传感器的使用范围非常有限。

本发明提供一种挠性的新型传感器单元，以使得所述传感器单元可安装于例如具有大的曲率的结构的内部等各种位置中，且可稳定地测量多方向的变形，从而提供可在用于测量变形信息的各种系统中通用的传感器结构的技术。

本发明还提供一种技术，在所述技术中在无论各种类型的外力如何而不失去功能性的条件下获得充分的挠性及耐久性且精确地测量所安装地点的变形信息，以使得所述技术可在除用于监视结构的坚固性的系统之外还在用于测量变形信息的各种系统中自由地使用。

本发明还提供一种传感器单元以及使用所述传感器单元的传感器结构的技术，所述传感器单元可以由变形引起的产电增加实现的高电力效率、以无线及无电的方式而精确地测量结构的变形信息等。

技术解决方案

本发明的一个方面提供根据本发明的第一实施例的一种利用电活性聚合物进行变形信息的无线传送/接收的传感器单元，所述传感器单元包括：第一传感器部，形成于包含铁电性电活性聚合物材料的纤维或膜中；第二传感器部，被配置成包括所述第一传感器部，且形成于包含介电性弹性体电活性聚合物材料的基质中；以及电极部，被设置成与所述第一传感器部或所述第二传感器部接触，且当对所述第一传感器部或所述第二传感器部施加外力时，向外部传送由所述第一传感器部或所述第二传感器部产生的电信号。