[发明专利]织物压力传感阵列及其制造方法、压力分布检测系统

说明书

本发明涉及一种织物压力传感阵列，通过若干第一导电纱线沿基底织物的第一方向间隔地排列在基底织物的正面，通过若干第二导电纱线沿基底织物的第二方向间隔地排列在若干第一导电纱线上方，若干第一导电纱线和若干第二导电纱线的交汇处均设置有用于实现电路导通压力传感单元；通过若干第一非导电纱线沿基底织物的第一方向间隔地排列在基底织物的反面、且与每根第一导电纱线的位置一一对应；通过若干第二非导电纱线沿基底织物的第二方向间隔地排列在若干第一非导电纱线的上方、且与每根第二导电纱线的位置一一对应。本发明还提供了一种织物压力传感阵列的制造方法及织物压力传感阵列的分布压力检测系统；本发明能够减轻串扰效应。

技术领域

本发明涉及纺织与柔性电子技术领域，特别是涉及一种织物压力传感阵列及其制造方法、压力分布检测系统。

背景技术

随着柔性传感器向集成化和人机友好的方向发展，具有力敏响应特性的织物压力传感器可将压力转换为电信号，且具备优异的人机交互舒适性、环境友好性与经济性，同时易于在不干扰人的日常生活的情况下融入人的生活环境和在织物衬底上构筑其它电子器件，因此在基于环境的传感监测中具备了巨大的应用潜力。例如Day等人报道了一种常见的、由五层织物叠合而成的织物压力传感阵列，其中间层为涂覆有压阻材料的压阻织物，向外两层为导电织物，其上粘附有导电材料而形成一系列平行的细长导电条，两层导电织物上的导电条方向相互正交且均与压阻织物相接触，这样便在两层织物的导电条相重叠的位置处形成压力传感单元，而在两片导电织物的外侧各有一片非导电织物作为保护层(DayN,et al.Scalable fabric tactile sensor arrays for softbodies.J.Micromech.Microeng.,2018,28,064004)。具有这类设计的织物压力传感阵列虽然具备柔软的属性，但其厚度较大，不利于将其集成进生活中常见的纺织物中；不同层织物间通过黏结材料夹叠黏合成形，层间的机械性能欠佳，透气性较差；且存在制造流程繁琐，不易于规模化加工的问题；此外，起压阻作用的织物为柔性大面积连续体，导致该类型的织物压力传感阵列存在显著的串扰现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种织物压力传感阵列及其制造方法、压力分布检测系统，所制造的织物压力传感阵列对外部压力具有良好的灵敏度，并且显著减小了织物压力传感阵列的厚度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种织物压力传感阵列，包括基底织物、若干第一导电纱线、若干第二导电纱线、若干第一非导电纱线和若干第二非导电纱线，所述若干第一导电纱线沿基底织物的第一方向间隔地排列在基底织物的正面，所述若干第二导电纱线沿基底织物的第二方向间隔地排列在若干第一导电纱线上方，所述若干第一导电纱线和若干第二导电纱线的交汇处设置有压力传感单元，受到压力的压力传感单元将与受到压力的压力传感单元连接的第一导电纱线和第二导电纱线实现电路导通；

所述若干第一非导电纱线沿基底织物的第一方向间隔地排列在基底织物的反面、且与每根第一导电纱线的位置一一对应；所述若干第二非导电纱线沿基底织物的第二方向间隔地排列在若干第一非导电纱线的上方、且与每根第二导电纱线的位置一一对应。

所述第一导电纱线与第一非导电纱线在基底织物内部每隔第一预设距离交织形成第一连接线圈；所述第二导电纱线与第二非导电纱线在基底织物内部每间隔第二预设距离交织形成第二连接线圈。

所述第一连接线圈的位置与第二导电纱线和第二非导电纱线的位置相互错开；所述第二连接线圈的位置与第一导电纱线和第一非导电纱线的位置相互错开。

所述压力传感单元由导电复合材料制成，所述导电复合材料的组分包括聚合物基体和导电填料，所述导电填料的质量百分比占导电复合材料的5wt％～30wt％。

所述聚合物基体采用聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚硅氧烷及其共聚物中的至少一种。