[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

说明书

本发明公开了一种多功能柔性阵列传感器的荷载测算方法及系统，根据实验所获取的多功能柔性阵列传感器的输入载荷和输出数值的对应关系，构建单一拉伸环境下的拉伸荷载数据模型和/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电阻信号和电容信号输入到其所处的荷载环境所对应的拉伸荷载数学模型，求解出多功能柔性阵列传感器所测得的压力荷载和/拉伸荷载数据。相比现有技术而言，能在不同载荷环境中进行同时采集到不同的荷载信号，大大拓展柔性压力传感器应用范围。

技术领域

本发明涉及柔性压力传感器的制备领域，尤其涉及多功能柔性阵列传感器的荷载测算方法及系统。

背景技术

电子器件对人类社会向信息化、智能化发展具有重要意义，除了现在大规模应用的小型化、高集成密度和高性能的刚性电子器件，软体电子器件(包括柔性电子器件和可拉伸电子器件)在实现特定功能的同时具有弯曲的能力，而且能够实现拉伸和扭转等特性，使其能够与自然界普遍存在的复杂曲面(如复杂形状的物体、运动的生物体)无缝衔接，有望显著扩展传统刚性电子器件在传感、监测、人机交互等功能方面的能力。

从现有文献报道分析，可拉伸柔性传感器朝着高拉伸率、高灵敏度、多功能、小型化、生物适应性和高可靠性等方向发展，目前的工作主要集中在通过新材料的应用和新结构的设计，实现传感器单一信号采集性能的提升，或者通过多种传感器(包括刚性器件)的平面或立体集成实现多源信号的分别测量与分析(即一种传感器对应一种信号测量)，对于多源信号串扰影响和解耦方法方面的研究相对缺乏，限制了小型化和低成本的多功能可延展柔性传感器件的发展和应用。另外，针对可拉伸柔性传感器在不同服役环境下性能演变和可靠性方面的研究较少，然而器件可靠性研究对于器件能否长期有效服役至关重要，同时也是新型可延展柔性器件走向应用必须面对的关键问题。

因此，如何解决现有的压力传感器不能同时采集压力荷载信号和拉伸荷载信号已成为本领域的技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种多功能柔性阵列传感器的荷载测算方法及系统，通过构建单一拉伸环境下的拉伸荷载数据模型和/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电阻信号和电容信号输入到其所处的荷载环境所对应的拉伸荷载数学模型，求解出多功能柔性阵列传感器所测得的压力荷载和/拉伸荷载数据。相比现有技术而言，能在不同载荷环境中进行同时采集到不同的荷载信号，大大拓展柔性压力传感器应用范围。从而解决现有的压力传感器不能同时采集到压力荷载信号和拉伸荷载信号的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种多功能柔性阵列传感器的荷载测算方法，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载荷和输出数值的对应关系，构建单一拉伸环境下的拉伸荷载数据模型和/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。

优选的，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；