[发明专利]一种基于可拉伸驻极体的高精度大量程非接触式位移传感器

说明书

本发明公开了一种基于可拉伸驻极体的高精度大量程非接触式位移传感器，包括包括下电极，与下电极接触的介电弹性体基底，位于于介电弹性体基底内部的介电弹性体高分子交联网络和纳米驻极体颗粒，固定在下电极上的支撑杆和滑动导轨，以及固定在滑动导轨内可双向滑动的上电极；还包括与非接触式的位移传感单元一端相连接的待测件，分别与上下电极相连接的信号采集器。待测件输出位移，带动上电极沿滑动导轨滑动，间隔式分布的上电极在移动过程中与间隔式分布的带电驻极体重合面积交替性周期变化，从而导致产生上电极上的感应电荷发生改变，根据信号采集器中的电荷变化，可测得待测物的位移和方向。

技术领域

本发明涉及位移传感装置，具体涉及一种基于可拉伸驻极体的高精度大量程非接触式位移传感器。

背景技术

微纳米尺度的位移测量在科研及工业领域有着广泛的应用需求，如机械制造、自动化和机器人等方面。然而现有技术下，无论是应变式、电感式、涡流式或者霍尔传感器都需要预先加载电学或者其他形式的信号。其所需的依赖驱动信号、受温度影响大等不足随着需求水平的提高逐渐难以满足要求。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于可拉伸驻极体的高精度大量程非接触式位移传感器，通过在介电弹性体中交替分布驻极体颗粒，形成间隔状，通过和上部相似间隔状电极间相对位置的变化，形成周期性的重合和交错，产生交流的感应电荷输出。该位移传感器相较于现有技术具有选材广、自驱动、非接触和工作温度范围大等优势。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于可拉伸驻极体的高精度大量程非接触式位移传感器，包括下电极4，与下电极4接触的介电弹性体基底1，位于于介电弹性体基底1内部的介电弹性体高分子交联网络3和纳米驻极体颗粒2，位于介电弹性体基底1上部能单自由度平动或者转动的上电极5；所述介电弹性体基底1中的纳米驻极体颗粒2间隔式分布，以在介电弹性体基底1中呈现间隔状驻极体；

所述上电极5呈间隔式分布，其形状和尺寸与介电弹性体基底1中的间隔状驻极体分布形式相当。

所述的一种基于可拉伸驻极体的高精度大量程非接触式位移传感器，其特征在于：所述位移传感器的方向为双向平动(转动)。

所述的一种基于可拉伸驻极体的高精度大量程非接触式位移传感器，其特征在于：所述纳米驻极体颗粒2预施加的电荷密度与纳米驻极体颗粒2的种类、数量和极化条件有关。

所述下电极4上固定有支撑杆和滑动导轨，上电极5固定在滑动导轨内。

所述位移传感器的整体形状为圆饼状或长方体状。

所述的一种基于可拉伸驻极体的高精度大量程非接触式位移传感器，其特征在于：连接在上电极5上的待测件输出平动(转动)位移，带动上电极5平动(转动)，间隔状的上电极5在移动过程中与间隔状的带电驻极体重合面积交替性周期变化，从而导致上电极5上产生的感应电荷发生改变，根据信号采集器6中的电荷变化，可测得待测物的位移(转角)和方向。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

1)本发明提出了一种基于可拉伸驻极体的高精度大量程非接触式位移传感器，相较于传统位移传感器。具有选材广、自驱动、非接触和工作温度范围大等优势。

2)本发明中使用的驻极体材料电荷密度可调控，制作工艺简便，成本低，受温度影响小。

3)本发明中的位移传感器体积小，精度高，安全环保。

总之，本发明提出了一种基于可拉伸驻极体的高精度大量程非接触式位移传感器，实现了自驱动无接触的位移传感。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明的原理图。