[发明专利]传感器及确定力方向的方法

权利要求书

1.一种传感器，包括基体和极板，其特征在于，包括：

弧面空腔基体，在所述弧面空腔基体的内壁分散设置一对或多对单电极电容的上极板；

公共接地基体，在所述公共接地基体的内壁设置所述一对或多对单电极电容的公用下极板；

其中，所述上极板与所述公用下极板构成电容器。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述单电极电容为两对。

3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述弧面空腔基体为半球形空腔基体，所述上极板为类八分之一球面形状的曲面电极。

4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述弧面空腔基体为半球形空腔基体，所述公共接地基体为与所述半球形等半径的圆形。

5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述公用下极板的半径小于所述公共接地基体的半径。

6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述一对或多对单电极电容的上极板中，相邻上极板之间存在间隙。

7.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，在所述上极板为偶数个的情况下，所述一对或多对单电极电容的上极板与所述公用下极板构成一对或多对差动式电容器，其中所述上极板的数量是所述差动式电容器的数量的两倍。

8.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述上极板和所述公用下极板之间的介质为空气。

9.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述弧面空腔基体和/或所述公共接地基体的材质为聚二甲基硅氧烷PDMS。

10.一种确定方向的方法，应用权1至权9任一项所述的传感器，其特征在于，包括：

接收三维力F；

使用所述传感器确定所述F的方向。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述传感器包括电容器C1、C2、C3和C4时，使用所述传感器确定所述F的方向包括：

通过以下公式计算所述F在三维分量的输出电容值和

C~X=14[ΔC1C10+ΔC2C20-ΔC3C30-ΔC4C40]×[11+C~Z];]]>

C~Y=14[-ΔC1C10+ΔC2C20+ΔC3C30-ΔC4C40]×[11+C~Z];]]>

C~Z=14[ΔC1C10+ΔC2C20+ΔC3C30+ΔC4C40];]]>

其中，X、Y、Z为空间维度，所述C1、C2、C3和C4的初始电容分别为和在所述F的作用下的输出变化量分别为ΔC₁、ΔC₂、ΔC₃和ΔC₄；

将所述和中最大值对应的方向确定为所述F的方向。