[发明专利]静电式自供能应变传感器

权利要求书

1.一种静电式自供能应变传感器，用于测量待测构件的应变，其特征是，包括一C字形的滑槽和设置在滑槽内的滑片，所述滑槽的一端固定于待测构件；所述滑片从滑槽的另一端插入到滑槽内，末端固定于待测构件；所述滑槽和滑片相对滑动的面上分别固定第一介电材料层和第二介电材料层，第一介电材料层和第二介电材料层贴合；在第二介电材料层与滑片之间以及第一介电材料层与滑槽之间，均设置有导电层；第一介电材料层的极性和第二介电材料层的极性相反；

在某一时刻t时，待测构件拉伸量为x(t)，即第一电极层与第二电极层的相对位移量为x(t)，此时构件应变表达式为：

其中ε(t)为t时刻待测构件的应变，l₀为应变传感器装置安装时构件测量段的初始长度；

在静电式自供能应变传感器中，第一介电材料层和第二介电材料层的厚度分别为d₁和d₂，相对介电常数分别为ε_r1和ε_r2；当应变传感器装置工作时，x(t)从0到最大变化；当两个涂有介电材料的电极板无相对位移，即x(t)＝0时，电极板充电，两个电极板的表面获得相反的静电荷，具有相等的电荷密度σ；并且当两电极板产生相对位移时，电荷经外加电路产生电流；当负载电阻给定为R时，电荷量Q的表达式为：

其中d₀＝d₁/ε_r1+d₂/ε_r2，为介电材料的等效厚度，l为电极板上涂有介电材料的长度，w为电极板上涂有介电材料的宽度，ε₀为真空介电常数；

因而电压可表示为：

联立(1)(2)(3)三式，可以得到电压V(t)与应变量ε(t)在某时刻t存在映射关系ε(t)→V(t)，即某时刻t，通过测量电压V(t)，能够得出此刻的加速度ε(t)从而通过测量电路将加速度大小表达为电信号。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征是，所述滑槽通过胶黏剂固定于待测构件。

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征是，还包括测量电路，测量电路包括电线与电信号测量装置，电信号测量装置测量两个导电层之间的电势差。

4.根据权利要求3所述的传感器，其特征是，所述测量电路集成在滑槽的底部。