一种基于导电橡胶的柔性阵列传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于导电橡胶的柔性阵列传感器，其包括上层弹性保护层、导电橡胶、柔性阵列电路板、下层弹性保护层，柔性阵列电路板通过现场总线与计算机连接，柔性阵列电路板设置在导电橡胶和下层弹性保护层之间，其中柔性阵列电路板上的电路阵列单元通过电路板上表面的行引线和下表面的列引线连接构成阵列电路，电路阵列单元由内电极和外电极构成，行引线与每一行电路阵列单元的外电极连接，列引线与每一行电路阵列单元的内电极连接；每一个电路阵列单元与导电橡胶的结合点构成传感器采集节点；本实用新型采用电极与导电橡胶单面接触的结构，能够增加传感器单元柔性，又避免了传感器电极与导电橡胶受力面接触，有利于延长了传感器的使用寿命。
【专利说明】—种基于导电橡胶的柔性阵列传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及传感器【技术领域】，特别是涉及一种基于导电橡胶的柔性阵列传感器的压力分布采集系统。
【背景技术】
[0002]现有柔性阵列传感器的压力分布采集系统其采集节点电极放置在导电橡胶的受力面和背面，与负载的方向同轴，这种放置方法称为面对面放置。例如“平板式足底压力分布测量装置”(专利号=022228378.1)、“足底压力分布调整垫”(专利号=01267386.2)、“基于柔性压力阵列传感器的压力分布采集系统”(专利号:200720036944.X)等柔性压力传感的采集节点电极都是采用面对面放置。由于柔性压力传感的传感器材料通常是柔性的，在受力的情况下导电橡胶的变形量大于电极的变形量，由于变形量的不同，二者之间会产生弯曲应力，该应力会影响传感器的使用寿命。
[0003]目前国外早柔性阵列传感器方面领先于国内。如美国的Tekscan公司研究的压力分布测量系统以及其独特的专利技术-柔性薄膜网格传感器有很好的实用性能。还有美国的SPT、比利时的Rrscan等知名品牌在全世界绝大部分市场份额。这些产品虽然有好的性能，但其价格十分昂贵，以鞋内垫检测系统为类，多数外国产品的售价达数万美元，国内业界很难承担。
[0004]而在国内，由于技术上的差异，国内柔性阵列传感器多用于检测指纹、足底、牙齿等小面积的压力分布情况，其应用的领域主要为医疗、体育等方面。大面的柔性阵列传感器以及应用其他领域的柔性阵列传感器目前市场上的产品还是很少，大多数研究还处于实验阶段。还存在很多问题如量程普遍较小、测量精度较低、空间分布率较低。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于针对目前国内外柔性阵列传感器特别是双面接触电极结构传感器存在的缺陷，提出了一种新型的基于导电橡胶柔性阵列传感，其主要特点是采用单面电极的结构，避免了电极与接触物接触，增大了柔性阵列传感器的使用寿命以及使用场合。
[0006]本实用新型基于导电橡胶的柔性阵列传感器包括上层弹性保护层1、导电橡胶2、柔性阵列电路板3、下层弹性保护层4，柔性阵列电路板3通过现场总线与计算机连接，柔性阵列电路板3设置在导电橡胶2和下层弹性保护层4之间，其中柔性阵列电路板3上的电路阵列单元通过电路板上表面的行引线和下表面的列引线连接构成阵列电路，电路阵列单元由内电极8和外电极9构成，行引线与每一行电路阵列单元的外电极连接，每一行电路阵列单元的行引线连接信号放大器，列引线与每一行电路阵列单元的内电极连接，每一列电路阵列单元的列引线连接至多路模拟开关上；每一个电路阵列单元与导电橡胶的结合点构成传感器采集节点。
[0007]本实用新型中所述的阵列电路单元的点阵密度为I点/平方厘米，传感器为1cmXlOcm，共100个采集点的柔性阵列传感器，也可根据实际制成不同面积符合特定使用环境的传感器。
[0008]所述导电橡胶为炭黑填充型导电橡胶，该类导电橡胶具有良好的压阻特性、加工工艺简单、价格低廉等优点。
[0009]本实用新型基于导电橡胶柔性阵列传感器用于测接触面的静态与动态压力分布信息，包括接触的形状、压力变化等信息。
[0010]本实用新型相对于现有技术的有益成果是:
[0011]1、本申请采用对比文献中没用的技术，采用与导电橡胶单面接触电极结构，即两个电极同时位于导电橡胶的一侧，每个阵列电路单元通过柔性阵列电路板上表面的行引线以及下表面的列引线连接而构成阵列电路，电路阵列单元与导电橡胶的结合点构成传感器采集节点。测量时，接触的物体的形状、压力变化信息可通过采集节点实时获�。蛭貌杉诘愕牡缂氲嫉缦鸾航哟ッ婊喽越洗螅欣谔岣叽衅鞯牧槊舳龋蟠笤黾恿舜衅鞯氖涤眯�。采用电极与导电橡胶单面接触的结构，能够增加传感器单元柔性，又避免了传感器电极与导电橡胶受力面接触，有利于延长了传感器的使用寿命；
[0012]2、相对现有技术，本实用新型采用每一行采集节点的行引线和每一列的采集节点的列引线，通过A/D转换与计算机相连，完成信息采集到计算机的传递；
[0013]3、该实用新型不仅可以广泛应用运动橡胶的技术动作评测、诊断(如检测足底压力分布的运功鞋)、医疗项目等中，还可以应用到在工业生产过程中(不规则平面或曲面的压力分布情况，如管道弯头和机械密封端面)。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的结构图示意图；
[0015]图2是本实用新型中柔性阵列电路板的结构示意图；
[0016]图3是本实用新型柔性阵列传感器的采集节点体系结构示意图；
[0017]图1-2中:1-上层弹性保护层；2_导电橡胶；3_柔性阵列电路板；4_下层弹性保护层；5_电路阵列单元；6_行引线；7_列引线；8_内电极；9-外电极；
[0018]图3中1、2…9、10表示行引线；a、b…1、j表示列引线；Aal表示采集节点。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型不限于所述内容。
[0020]本实用新型基于导电橡胶的柔性阵列传感器包括上层弹性保护层1、导电橡胶2、柔性阵列电路板3、下层弹性保护层4，柔性阵列电路板3通过现场总线与计算机连接，柔性阵列电路板3设置在导电橡胶2和下层弹性保护层4之间，其中柔性阵列电路板3上的电路阵列单元通过电路板上表面的行引线和下表面的列引线连接构成阵列电路，电路阵列单元由内电极8和外电极9构成，行引线与每一行电路阵列单元的外电极连接，每一行电路阵列单元的行引线连接信号放大器，列引线与每一行电路阵列单元的内电极连接，每一列电路阵列单元的列引线连接至多路模拟开关上；每一个电路阵列单元与导电橡胶的结合点构成传感器采集节点；其中所述的阵列电路单元的点阵密度为I点/平方厘米，传感器为lOcmX1cm，共10个采集点的柔性阵列传感器(见图1_2)。
[0021]如图3中采集节点Aal获得压力信息后，经行引线和列引线，传到采集系统上经过一系列的预处理，如滤波、放大、A/D转换后与计算机连接，进行后续的数据处理。
【权利要求】
1.一种基于导电橡胶的柔性阵列传感器，包括上层弹性保护层(I)、导电橡胶(2)、柔性阵列电路板(3)、下层弹性保护层(4)，柔性阵列电路板(3)通过现场总线与计算机连接，其特征在于:柔性阵列电路板(3)设置在导电橡胶(2)和下层弹性保护层(4)之间，其中柔性阵列电路板(3)上的电路阵列单元通过电路板上表面的行引线和下表面的列引线连接构成阵列电路，电路阵列单元由内电极(8)和外电极(9)构成，行引线与每一行电路阵列单元的外电极连接，每一行电路阵列单元的行引线连接信号放大器，列引线与每一行电路阵列单元的内电极连接，每一列电路阵列单元的列引线连接至多路模拟开关上；每一个电路阵列单元与导电橡胶的结合点构成传感器采集节点。
2.根据权利要求1所述的基于导电橡胶的柔性阵列传感器，其特征在于:电路阵列单元的点密度为I个/平方厘米。
【文档编号】G01L5/00GK203824682SQ201420239359
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】李斌, 付朝阳, 张学勇, 王鹏宇, 全旺贤 申请人:昆明理工大学
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