[发明专利]一种测量应变和磁场的双模态传感器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种双模态传感器，包括：弹性基体，导电材料和磁性敏感材料；所述弹性基体不导电；所述导电材料附着在弹性基体表面；所述磁性敏感材料插入弹性基体内。本发明还提供了一种双模传感器的制备方法，包括：弹性基体表面涂覆、沉积导电材料，在磁性敏感材料表面涂覆未固化弹性高分子材料，将涂覆后的磁性敏感材料插入弹性基体内，固化弹性高分子材料，使得磁性敏感材料固定在弹性基体中，得到双模态传感器。本发明还提供了一种双模传感器的使用方法。本发明提供的双模态传感器能够同时测量应变和磁场强度，且互不干扰，所述双模传感器的制备和使用方法简单、高效。

技术领域

本发明涉及磁场、应变探测技术，具体涉及一种测量应变和磁场的双模态传感器及其制备方法。

背景技术

随着物联网与可穿戴技术的发展，人们需要身上的电子设备能够舒适的贴附在身上，因此对电子器件的小型化、集成化提出了更高的要求。为了在同样的尺度下集成尽可能多的传感器件，多模态，能够同时对多种不同外界信息响应的传感器变成为了当下人们关注的焦点之一。

应力应变作为我们身边最常见的物理量之一，与我们的生活密切相关，是我们人类感知外界环境的一个重要窗口。其一般是将应力应变转变为电容、电阻、电感等电学量的变化，通过电学仪器设备进行测量。

专利号为CN106885508A的中国专利，公开了一种现场可视化的应变传感器，具体涉及一种现场可视化的应变传感器，其包括弹性元件、应变片、电路板和现场预警装置，弹性元件固定在被测结构中，应变片设置在所述弹性元件的表面，应变片与电路板相连接，将应变片的形变转化为电信号传输到电路板中，电路板还与现场预警装置连接，电路板中包括平衡电桥、精密放大电路、信号处理模块、STM32单片机和数传模块。

磁传感器是传感器中的一个重要组成部分，经过近一个世纪的发展，磁场传感器在人类社会生活的各个方面发挥着越来越来重要的作用，每年，全世界有数十亿的磁传感器投入使用。在我们的身边充满了磁场，小到地磁场、电气设备运行时电流产生的磁场，大到某些医疗仪器如核磁共振设备的磁场。伴随着磁传感器的日臻完善，各行各业对其提出了越来越高的要求，尤其是要求如何将磁学量按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出则是磁传感器的研究核心之一。

而为了能够实现传感器设备的高度集成化，赋予单一传感器尽可能多的功能以期实现多模态变成为了当前传感器研究的一个重要方向。而其中如何在单一传感器中，同时测得磁场变化与应变大小变成为了一个重要的难点。

发明内容

本发明提供了一种能够同时检测磁场和应变，且互不干扰的双模态传感器，所述双模态传感器制备和使用方法简单、高效。

一种双模态传感器，包括：弹性基体、导电材料和磁性敏感材料；

所述的弹性基体为柱体，柱中心穿有磁性敏感材料；

所述弹性基体不导电；

所述导电材料附着在弹性基体表面。

当外界磁场作用于所述双模态传感器时，内部磁性敏感材料的磁导率发生变化，从而使得传感器表面导电材料的电感发生变化；当拉伸传感器时，传感器表面的导电材料的电阻随着应变发生变化，综上所述传感器能够同时检测电感和电阻，通过检测到的电感变化率和电阻变化率，从而得到相应的磁场和应变，且互不干扰。

所述的弹性基体包括脂肪族芳香族无规共聚酯、聚二甲基硅氧烷、硅胶、橡胶、树脂、水凝胶、聚氨酯、苯乙烯嵌段共聚物、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸类塑料、聚乙烯辛烯共弹性体中的一种或者几种。

作为优选，弹性基体为热塑性聚氨酯弹性体(TPU)导管。

所述的导电材料使用涂覆法或沉积法方法呈螺旋绕行状附着在弹性基体表面。