[实用新型]柔性多层结构触觉传感器

说明书

本实用新型涉及一种柔性多层结构触觉传感器，其结构包括顶部保护层和底部保护层，在顶部保护层和底部保护层之间设置有上压力敏感层、中间压力敏感层以及下压力敏感层，在上压力敏感层和中间压力敏感层之间以及中间压力敏感层和下压力敏感层分别设置有间隔层，在间隔层上开有孔洞。传感器单元也可以阵列布置，孔洞有若干个且阵列分布于间隔层上。每一列孔洞对应一个长条状的下压力敏感层，每一行孔洞对应一个长条状的上压力敏感层，每一个孔洞对应一个片状的中间压力敏感层。本实用新型结构简单，使用方便，具有较好的灵敏度、稳定性以及较大的可检测范围，柔性以及透气性好，佩戴时具有良好的舒适度。

技术领域

本实用新型涉及一种柔性传感器，具体地说是一种柔性多层结构触觉传感器。

背景技术

柔性传感器作为柔性可穿戴器件的一种，具有可穿戴、透气性好、柔韧性强、不易受环境干扰，重量轻等诸多特点，可在多种领域为人们提供运动监测，具有非常广泛的军事应用前景。在过去的几年里，电阻式传感器、压电式传感器、纳米摩擦发电机、电容式传感器等传感器件得到了研究者的广泛研究，但是传统的传感器件结构体积大，质量重，已经难以有效满足可穿戴设备的发展需求。随着轻、薄、可弯曲的形状多样的电子设备的快速发展，为适应特殊应用场景，需要实现器件的小型化和微型化。

目前的柔性传感器透气性差，长时间佩戴柔性传感器，会造成腕部皮肤散热不便，舒适度差。同时，现有的柔性传感器灵敏度低、稳定性差，可检测范围较小。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种柔性多层结构触觉传感器，以解决现有柔性传感器佩戴舒适度差、灵敏度低、稳定性差以及可检测范围较小的问题。

本实用新型是这样实现的：一种柔性多层结构触觉传感器，包括顶部保护层和底部保护层，在所述顶部保护层和所述底部保护层之间设置有上压力敏感层、中间压力敏感层以及下压力敏感层，在所述上压力敏感层和所述中间压力敏感层之间以及所述中间压力敏感层和所述下压力敏感层分别设置有间隔层，在所述间隔层上开有孔洞。

以上为一个传感器单元的结构。

进一步地，所述压力敏感层包括碳布，在所述碳布的表面使用电沉积法附着有聚苯胺层。

传感器也可以包括多个传感器单元，且传感器单元呈阵列分布。

此时，所述孔洞有若干个且阵列分布于所述间隔层上。

进一步地，每一列所述孔洞对应一个长条状的下压力敏感层，每一行所述孔洞对应一个长条状的上压力敏感层，每一个孔洞对应一个片状的中间压力敏感层。

进一步地，所述顶部保护层和所述底部保护层之间通过缝线连接，所述缝线将传感器划分为若干个单元，每个单元对应一个所述孔洞。

进一步地，所述上压力敏感层和所述下压力敏感层的端部伸出至所述顶部保护层或所述底部保护层的边缘外用于连接导线。

进一步地，所述顶部保护层、所述底部保护层以及所述间隔层都为无纺布或棉质材料。

本实用新型采用多层结构，三个压力敏感层之间分别由间隔层分隔开，同时在间隔层上开有孔洞，压力敏感层上与孔洞对应的部分可以在压力作用下通过孔洞相互接触形成导电连通，在两层压力敏感层上连接电源和电流检测器件便可形成压力检测回路，施加压力越大两层压力敏感层之间的接触面积越大，电阻越小，测得的电流越大，从而可以通过测得的电流计算出电阻和压力等参数。由于相邻两层压力敏感层之间初始时由孔洞隔开，所以传感器单元具有很大的初始电阻值，当受到压力时，相邻两层压力敏感层发生变形相互接触，电阻值发生明显的变化，灵敏度非常好，只需微小的电流便可进行检测。同时，三层压力敏感层的结构进一步增加了传感器的灵敏度，多层结构提供了更多接触面积，并将应力分布到每一层，有利于提高传感器的灵敏度和线性度，同时增大了可检测范围，增加了传感器的稳定性。