[发明专利]基于电活性高弹体聚合物的位移传感器

摘要

本发明公开了一种基于电活性高弹体聚合物的位移传感器；包括信号生产与调理装置、第一连接电极、传感器装置、第二连接电极以及信号反馈与检测装置。所述传感器装置为多层结构，自上而下包括：保护层、柔性电极层、电活性高弹体聚合物层、柔性电极层和保护层；传感器装置具有大的长宽比和薄层厚度。本发明结构简单，制作方便，材料和结构参数选择灵活，可适用不同的工况需求,具有全柔性特点,可以用于人工肌肉、人造器官、人体运动功能检测，可穿戴设备和医疗康复等领域。

主权项

1.一种基于电活性高弹体聚合物的位移传感器，其特征在于，包括信号生产与调理装置、第一连接电极、传感器装置、第二连接电极以及信号反馈与检测装置；所述信号产生与调理装置通过第一连接电极与传感器装置一端相连，所述信号反馈与检测装置通过第二连接电极与传感器装置另一端相连；所述传感器装置为长方体的多层结构，自上而下包括：柔性电极层、电活性高弹体聚合物层、柔性电极层；所述电活性高弹体聚合物层在受到电压或者外部位移运动产生的应力时长度会变形伸长；所述柔性电极层的弹性模量比所述电活性高弹体聚合物层的弹性模量低一个数量级，所述柔性电极层的厚度应比所述电活性高弹体聚合物层的厚度低2个数量级；所述的基于电活性高弹体聚合物的位移传感器的使用方法，包括：信号生产与调理装置产生周期性的激励信号，通过第一连接电极传输到柔性电极层，柔性电极层将接收的信号转换成应力，促使电活性高弹体聚合物层位移发生变化；信号反馈与检测装置通过第二连接电极与柔性电极层，检测位移发生变化后的电活性高弹体聚合物层的阻抗或容抗的变化，通过数据分析和处理，完成阻抗或容抗与位移变化的对应关系；建立的变形量与采集电压的关系为所述Vdec为采集电压，V为周期性正弦信号，εeff为常数，S为平行板电容器的初始面积，H为平行板电容器的初始厚度，λ为长度方向的伸长比例，ω为采用的角频率，R为阻抗，j为虚数单位。