[发明专利]一种温度与应变并行测量的柔性双参量传感器及测量方法

说明书

本发明一种温度与应变并行测量的柔性双参量传感器及测量方法，所述柔性双参量传感器，包括：柔性基底，共面布置在柔性基体上电极第一流道和电极第二流道；呈间隔设置的电极第一流道和电极第二流道上覆盖柔性薄膜形成对应的微流道结构，微流道结构内灌注液态金属；所述电极第一流道的两端设置液态金属进出端口且作为电极测量点；所述电极第二流道的两端设置液态金属进出端口且作为电极测量点。通过微流道结构内灌注液态金属形成液态金属柔性微电极，可以更好的与柔性基底材料相匹配，避免了出现应力集中等现象，提高传感器的稳定性；传感器的结构仅仅包括两层，结构单元仅有两个微电极，整个装置结构简答、制备简便、成本低。

技术领域

本发明涉及柔性传感器领域，具体为一种温度与应变并行测量的柔性双参量传感器及测量方法。

背景技术

柔性传感器作为一种可以弯曲折叠的传感元件，已经被广泛用于监测位移、温度、压力、等物理量的监测，在人机交互、柔性机器人、可穿戴设备以及医疗监护等领域有很大的应用潜力。

顾名思义，传感器是将被检测物理量的状态信号，按照一定的规律转化为电信号和其他所需的信号输出，以满足对物理参量检测和调控的需求。常规的柔性传感器根据传感原理可以分为电阻式柔性传感器和电容式柔性传感器。根据传感器测量物理量的不同，可以将常用传感器分为压力传感器、温度传感器、拉力传感器、触摸传感器等。相对于传统的传感器，柔性传感器与测量物体贴服性好、测量精度高、鲁棒性高、可控性好以及寿命长等优点。

现实中，传感器所处的物理空间是不纯粹的，确切地说是多物理场相互叠加相互耦合的，例如温度、应力场、压力场等。因此，在柔性单参数传感器测量过程中，很容易受到其他物理场的干扰，产生漂移信号，因而造成精度低、分辨率低等问题。例如在温度单物理测量中，往往会忽略柔性传感器在外界应力的刺激下，拉伸变形的影响，继而会对传感器的精度和灵敏性造成很大影响。多参数柔性传感器是利用传感元件对多个耦合刺激信号同时进行测量，从而实现将物理刺激精确解耦，并转化为可以采集的数据信息。相对于单物理量的传感器，多参数传感器可以实现对多参数物理场进行监测，并且解耦区分出物理场中相关的物理量，有着更高精度、更稳定的性能。

要实现同时测量多参数物理量，并且精确解耦出各个物理参量，这对柔性传感器提出更高的挑战。常见的多参数柔性传感器是利用石墨烯、碳粉等碳质材料跟硅胶材料混合制备的传感元件或利用沉积、溅射等方式制备的铂(Pt)、银等金属薄膜电极传感元件来实现对温度、应变、压力、湿度、空气流速等物理量的测量。而上述提出的多参数传感器具备如以下其中之一或几个缺点：1)由于碳质材料和金属纳米颗粒是固体特性，容易产生于柔性基体1应力不匹配、应力集中等问题，传感器稳定性有待提高；2)金属薄膜电极柔性差，限制传感器的应用范围；3)传感元件制备工艺复杂、成本高；4)多参数解耦的能力较弱，大部分传感器只能定性的识别物理量的状态，并不能精确解耦测量各个物理量。因此对于这些问题，需要开发一种工艺简单、柔性好的、更系统、更科学的多参数传感器。

发明内容

本发明一种温度与应变并行测量的柔性双参量传感器及测量方法，旨在至少解决多参数柔性传感器现有技术或相关技术中存在的一个问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种温度与应变并行测量的柔性双参量传感器，包括：

柔性基底，

共面布置在柔性基体上电极第一流道和电极第二流道；

呈间隔设置的电极第一流道和电极第二流道上覆盖柔性薄膜形成对应的微流道结构，微流道结构内灌注液态金属；

所述电极第一流道的两端设置液态金属进出端口且作为电极测量点；

所述电极第二流道的两端设置液态金属进出端口且作为电极测量点。

优选的，所述的电极第一流道和电极第二流道交叉且等间距设置，其间距距离为微米级。