[发明专利]一种基于柔性薄膜传感器弯曲力补偿的压力测量方法

权利要求书

1.一种基于柔性薄膜传感器弯曲力补偿的压力测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)获取柔性薄膜传感器的材料，并测量其尺寸；

2)根据步骤1)中柔性薄膜传感器的材料和尺寸计算弯曲状态下柔性薄膜传感器的上表面弧长、下表面弧长、上表面弧对应的弦长、下表面弧对应的弦长，并确定弹性模量大小；

3)基于步骤2)所得参数计算薄膜传感器形变所产生的压力值。

2.根据权利要求1所述的基于柔性薄膜传感器弯曲力补偿的压力测量方法，其特征在于，所述步骤1)中所述柔性薄膜传感器的尺寸包括面积、厚度、边界位置上下表面的间距、上表面曲率半径、下表面曲率半径和中心角。

3.根据权利要求1所述的基于柔性薄膜传感器弯曲力补偿的压力测量方法，其特征在于，所述步骤2)中当柔性薄膜传感器长度小于待测物曲率半径1％时，下式视为成立：

C₁＝L₀

其中C₁为下表面弧长，L₀为柔性薄膜传感器原始长度；

下表面弧对应的弦长L₁由下式计算：

其中r为下表面曲率半径，再根据下式计算上表面弧对应的弦长L₂：

D为上下表面的间距、R为上表面曲率半径，柔性薄膜传感器的长度变化量ΔL：

ΔL＝L₂-L₀

上式中L₀为柔性薄膜传感器的原始长度，而拉伸应变量ε根据下式计算：

ε＝ΔL/L₀。

4.根据权利要求1所述的基于柔性薄膜传感器弯曲力补偿的压力测量方法，其特征在于，所述步骤2)中当柔性薄膜传感器长度大于待测物曲率半径1％，但小于待测物体半圆弧长时，

C₁＝L₀和依然成立，根据下式计算上表面弧长C₂：

其中，θ为中心角，单位rad。

而上表面弧对应的弦长L₂由如下公式推导得出：

再由下式计算长度变化量ΔL与拉伸应变量ε：

ΔL＝L₂-L₀

ε＝ΔL/L₀。

5.根据权利要求1所述的基于柔性薄膜传感器弯曲力补偿的压力测量方法，其特征在于，所述步骤2)中当柔性薄膜传感器的长度超过待测物体半圆弧的长度甚至接近待测物体一圈时，具体计算如下：

C₁＝L₀

其中C₁为下表面弧长，L₀为柔性薄膜传感器原始长度；

下表面弧对应的弦长L₁由下式计算：

其中r为下表面曲率半径，再根据下式计算上表面弧对应的弦长L₂：

D为上下表面的间距、R为上表面曲率半径，柔性薄膜传感器的第二长度变化量ΔL'：

ΔL'＝L₀-L₂

上式中L₀为柔性薄膜传感器的原始长度，而拉伸应变量ε根据下式计算：

ε＝ΔL'/L₀。

6.根据权利要求1所述的基于柔性薄膜传感器弯曲力补偿的压力测量方法，其特征在于，所述步骤3)中基于胡克弹性公式计算薄膜传感器形变所产生的压力值，具体公式如下：

其中，E——弹性模量，N/m²；

F——拉伸情况下柔性薄膜传感器对物体施加的压力，N；

A₀——柔性薄膜传感器的面积，m²；

ΔL——柔性薄膜传感器拉伸态下的长度变化量，m；

L₀——柔性薄膜传感器的原始长度，m。

7.一种柔性压力传感系统，其特征在于，包括贴附在待测物体表面的柔性薄膜传感器，薄膜FPC排线将柔性薄膜传感器连接至数据处理系统；

所述柔性薄膜传感器在弯曲状态下计算薄膜传感器形变所产生的压力值，补偿由此导致的测量误差。