[发明专利]阻容变形传感器

说明书

背景技术

应变传感器基于形成在其中的电气元件(诸如，电阻应变计、电容传感器、或者电感式传感器)的电特性(例如，电阻、电感、或者电容)的变化来测量由施加的变形导致的应变。然而，隔离地测量由施加的变形导致的单独的电特性(例如，电阻变化或者电容变化)的应变传感器缺少辨别和区分不同类型的变形的能力。作为一个示例，电阻应变计缺少区分弯曲变形与伸展变形的能力。

发明内容

一种变形感测设备，包括弹性基底，形成在弹性基底的第一表面上并且被配置为响应于沿第一方向施加的应变而输出第一信号的第一应变计元件，以及形成在弹性基底的与第一表面相对的第二表面上并且被配置为响应于沿相同的第一方向施加的应变而输出第二信号的第二应变计元件。

在一个或多个实施方式中，变形感测设备包括各自形成在弹性介电基底的对置平行的侧面上的两个马蹄铁形(例如，U形)电阻器，在两个电阻器之间形成电容器。与测量的在其间的电容相结合地使用来自两个电阻器中的每一个的感测的电阻，传感器提供可用于区别施加的不同类型的变形的三个信号。例如，指示两个电阻以及电容的三个信号的组合可用于辨别基底的伸展和弯曲。变形传感器可以用在诸如手套、耳机的可穿戴装置中，或者适应身体局部并且可用于检测和辨别该身体局部的活动的任何其它纤维织物中。

根据一个或多个实施方式，可穿戴装置包括一个或多个变形传感器、测量电路、以及变形分析器。在这种实施方式中，每个变形传感器包括：弹性基底，弹性基底包括弹性的、电气绝缘的介电材料；第一应变计元件，形成在弹性基底的第一表面上并且被配置为响应于沿第一方向施加的应变而输出第一信号；以及第二应变计元件，形成在弹性基底的与第一表面相对的第二表面上，并且被配置为响应于沿相同的第一方向施加的应变而输出第二信号。在一些实施方式中，变形传感器被配置为响应于施加的变形而输出第三信号，该第三信号在第一应变计元件的第一和第二端子中的一个与第二应变计元件的第三和第四端子中的一个之间可测量。测量电路被配置为响应于施加的变形而测量来自第一应变计元件的第一信号以及来自第二应变计元件的第二信号。变形分析器被配置为基于测量的来自第一应变计元件的第一信号、测量的第二应变计元件的第二信号、以及第三信号，计算感测设备在所施加的变形下的伸展变形的度量以及屈曲变形的度量。

在一些实施方式中，在可穿戴装置内的变形传感器的第一和第二应变计元件中的每一个具有包括弧形头部和从弧形头部的端部延伸的一对伸长的导线的马蹄铁形状；第一和第二应变计元件的形状的排列沿着与弹性基底的第一和第二表面正交的轴线对应。在这种实施方式中，马蹄铁的排列的形状被配置为包围(围绕)铰接关节，其中该关节的活动导致变形传感器的对应的变形。

根据本发明的实施方式特别在指向系统和方法的所附权利要求中公开，其中，在一个权利要求类别(例如方法)中提及的任何特征也可以在另一个权利要求类别(例如系统)中要求保护。仅由于形式的原因而选择所附权利要求中的从属性或引用关系。然而，从对任何先前的权利要求(特别是多重从属)的有意引用中产生的任何主题也可以被要求保护，从而无论在附加权利要求中选择的从属性如何，任何权利要求和特征的组合都被公开并且可以要求保护。可以要求保护的主题不仅包括在所附权利要求中阐述的特征的组合，而且还包括权利要求中的特征的任何其他组合，其中，权利要求中提及的每个特征可以与权利要求中的任何其他特征或其他特征的组合相结合。此外，可以在单独的权利要求中和/或在与本文所描述或描绘的任何实施方式或特征或者与所附权利要求的任何特征的任何组合中，要求保护本文描述或描绘的任何实施方式和特征。

在根据本发明的实施方式中，一种变形感测设备包括：

弹性基底；

第一应变计元件，形成在弹性基底的第一表面上并且被配置为响应于沿第一方向施加的应变而输出第一信号；

第二应变计元件，形成在弹性基底的与第一表面相对的第二表面上，并且被配置为响应于沿相同的第一方向施加的应变而输出第二信号。

在根据本发明的实施方式中：

第一应变计元件具有第一端子和第二端子两个不同的端子；

跨第一应变计元件的第一端子和第二端子可测量第一信号；

第二应变计元件具有第三端子和第四端子两个不同的端子；并且

跨第二应变计元件的第三端子和第四端子可测量第二信号。

在根据本发明的实施方式中：

弹性基底包括弹性的、电气绝缘的介电材料；并且