[发明专利]一种多功能柔性阵列传感器的荷载测算方法及系统

权利要求书

1.一种多功能柔性阵列传感器的荷载测算方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据实验所获取的多功能柔性阵列传感器的输入荷载和输出数值的对应关系，构建单一拉伸荷载环境下的拉伸荷载数学模型和/或单一压力荷载环境下的压力荷载数学模型和/或复合荷载环境下的复合荷载数学模型；

将所处单一拉伸荷载环境中或单一压力荷载环境中或复合荷载环境中的多功能柔性阵列传感器测得的输出数值输入到其所处的荷载环境所对应的荷载数学模型，求解出多功能柔性阵列传感器所测得的荷载数据；

其中，所述输出数值包括多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率，所述输入荷载包括拉伸荷载，构建所述单一拉伸荷载环境下的拉伸荷载数学模型，包括：

对所述多功能柔性阵列传感器进行拉伸实验，获取到所述多功能柔性阵列传感器在不同的输入拉伸荷载作用下的多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率；

获取所述拉伸实验中的输入拉伸荷载数据，以及在所述输入拉伸荷载数据作用下的多功能柔性阵列传感器的多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率，拟合出以所述多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率为输入数据，以多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率对应的拉伸荷载数据为输出数据的单一拉伸荷载环境下的拉伸荷载数学模型，所述拉伸荷载数学模型具体为:

P₁＝f₃(ε₂) (3)

其中，ε₂为对应外部真实荷载的外应变，P₁为由外应变ε₂产生的材料内压力，和分别为多功能柔性阵列传感器的电阻变化率和电容变化率，f₁为根据所述拉伸实验数据中的电阻变化率和外应变ε₂拟合出的函数关系，f₂为根据拉伸实验数据中电容变化率和由外应变ε₂产生的材料内压力P₁拟合出的函数关系，f₃为根据拉伸实验数据中的由外应变ε₂产生的材料内压力P₁和外应变ε₂拟合出的函数关系；

或，

所述输出数值包括多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率，所述输入荷载包括压力荷载，构建所述单一压力荷载环境下的压力荷载数学模型，包括，

对所述多功能柔性阵列传感器进行压力实验，获取到所述多功能柔性阵列传感器在不同的压力荷载作用下的多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率；

获取所述压力实验中的压力荷载数据以及在所述压力荷载数据作用下的多功能柔性阵列传感器的多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率，拟合出以所述多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率为输入数据，以多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率对应的压力荷载数据为输出数据的单一压力荷载环境下的压力荷载数学模型，所述压力荷载数学模型为：

ε₁＝f₆(P₂) (6)，

其中，ε₁为外压力P₂产生的材料内应变，P₂为由对应外部真实荷载的外压力，和分别为多功能柔性阵列传感器的电阻变化率和电容变化率，f₄为根据所述拉伸实验数据中的电阻变化率和内应变ε₁拟合出的函数关系，f₅为根据拉伸实验数据中电容变化率和外压力P₂拟合出的函数关系，f₆为根据拉伸实验数据中的材料外压力P₂和内应变ε₁拟合出的函数关系；

或，

所述输出数值包括多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率，所述输入荷载包括压力荷载和拉伸荷载，构建所述复合荷载环境下的复合荷载数学模型，包括：

对所述多功能柔性阵列传感器进行复合压力实验，获取到所述多功能柔性阵列传感器在不同的拉伸荷载和压力荷载作用下的多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率；

获取所述复合压力实验中的拉伸荷载数据和压力荷载数据以及在所述拉伸荷载和压力荷载共同作用下的多功能柔性阵列传感器的多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率，拟合出以所述多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率为输入数据，以多组电容传感器单元的电容变化率和多组电阻传感器单元的电阻变化率对应的拉伸荷载数据和压力荷载为输出数据的符合压力荷载环境下的复合荷载数学模型。