CN107741287A - 一种集成受力传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种集成受力传感器，其特征在于，包括：基体，设置在基体上的柔性通腔和覆盖在柔性通腔上的柔性皮肤，在基体上设有凸起，所述柔性通腔在凸起作用下被分割成两段，柔性通腔的一端连接有用来测量柔性通腔内部压力的压力传感器，柔性通腔的另一端与外界空气连通。本发明中，由于待测力通过改变物体形状而改变气压，通过检测气压来检测待测力的大小，并且，过载的压力可通过压力释放机构释放，不会影响到压力传感器的薄膜安全，即使超过静压过载100倍也不会造成薄膜的永久损伤。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种集成受力传感器。
背景技术
现有受力传感器通过压阻敏感元件(金属或者硅掺杂器件)来测量受力大小。测量原理为：受力时会造成硅薄膜的应力集中，从而造成压阻敏感元件的阻值变化，该阻值变化可以通过惠斯通电桥转变为电压变化。这类产品的特点是灵敏度很高。然而，存在的一个致命问题是：由于受力都是直接施加在压力传感器的硅薄膜表面，当过载的压力加在硅薄膜上时，薄膜会很容易产生不可逆破环，破坏机理包括塑形变形(如金属)和断裂等。因而，传统的受力传感器使用过载一般不得超过150％。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高灵敏度且高抗爆性的受力传感器，即使过载100倍也不会造成薄膜的损坏。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种集成受力传感器，其特征在于，包括：基体，设置在基体上的柔性通腔和覆盖在柔性通腔上的柔性皮肤，在基体上设有凸起，所述柔性通腔在凸起作用下被分割成两段，柔性通腔的一端连接有用来测量柔性通腔内部压力的压力传感器，柔性通腔的另一端与外界空气连通。
作为上述方案的进一步说明，所述柔性通腔为管状结构。
作为上述方案的进一步说明，所述柔性通腔设置在基体中部，所述凸起为条形凸起，条形凸起的走向与管状的柔性通腔走向垂直。
作为上述方案的进一步说明，所述凸起一体成型在基体上。
作为上述方案的进一步说明，所述柔性通腔设置成相互连通的多个，各柔性通腔之间相互平行。
作为上述方案的进一步说明，如果加在柔性皮肤上的压力未超过压力传感器的测量最大值，柔性通腔在凸起的作用下仍被分割成两段，柔性通腔与凸起对应的位置仍然闭合，这时，通过测量柔性通腔内的气体压力感受受力的量；如果加在柔性皮肤上的压力超过压力传感器的测量最大值，柔性通腔与凸起对应的位置被顶开，使得气体逃逸，避免大的压力变化损害压力传感器。
作为上述方案的进一步说明，所述压力传感器的测量最大值，需在使用前通过实验测出；当压力传感器的测量值大于等于最大值时，测量是不准确的，只有压力传感器的测量值小于最大值时才准确有效。
本发明的有益效果是：
待测力通过改变物体形状而改变气压，通过检测气压来检测待测力的大小，并且，过载的压力可通过压力释放机构释放，不会影响到压力传感器的薄膜安全，即使超过静压过载100倍也不会造成薄膜的永久损伤。
附图说明
图1所示为本发明提供的集成受力传感器结构示意图。
图2所示为本发明提供的集成受力传感器正常受力检测状态示意图。
图3所示为本发明提供的集成受力传感器处于过载检测状态示意图。
附图标记说明：
1：基体，2：柔性通腔，3：柔性皮肤，4：压力传感器，5：凸起。
具体实施方式
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
下面结合说明书的附图，通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种集成受力传感器，包括：基体1，设置在基体1上的柔性通腔2和覆盖在柔性通腔2上的柔性皮肤3，在基体1上设有凸起5，所述柔性通腔2在凸起5作用下被分割成两段，柔性通腔2的一端连接有用来测量柔性通腔2内部压力的压力传感器4，柔性通腔2的另一端与外界空气连通。
本实施例中，优选柔性通腔2为设置在基体1中部的管状结构，优选凸起5为一体成型在基体1上的条形凸起。所述条形凸起的走向与管状的柔性通腔走向垂直。
在其他实施方式中，根据基体形状、大小的不同，管状的柔性通腔还可设置成相互连通的多个，各管状的柔性通腔之间相互平行；不限于本实施例。
实际工作时，1)如果加在柔性皮肤上的压力F未超过压力传感器4的测量最大值，柔性通管2在凸起5的作用下仍被分割成两段，柔性通管2与凸起5对应的位置仍然闭合，这时，通过测量柔性通管2腔内的气体压力感受受力的量；如图2所示。2)如果加在柔性皮肤上的压力F超过压力传感器4的测量最大值，柔性通管2与凸起5对应的位置被顶开，使得气体逃逸，避免大的压力变化损害压力传感器4；如图3所示。
至于压力传感器4的测量最大值，根据柔性通管的选材和尺寸不同而不同，需在使用前，通过常规实验测出。当压力传感器的测量值大于等于最大值时，测量是不准确的，只有压力传感器的测量值小于最大值时才准确有效，保证测量的准确性。
通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。
Claims (7)
1.一种集成受力传感器，其特征在于，包括：基体，设置在基体上的柔性通腔和覆盖在柔性通腔上的柔性皮肤，在基体上设有凸起，所述柔性通腔在凸起作用下被分割成两段，柔性通腔的一端连接有用来测量柔性通腔内部压力的压力传感器，柔性通腔的另一端与外界空气连通。
2.根据权利要求1所述的一种集成受力传感器，其特征在于，所述柔性通腔为管状结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种集成受力传感器，其特征在于，所述柔性通腔设置在基体中部，所述凸起为条形凸起，条形凸起的走向与管状的柔性通腔走向垂直。
4.根据权利要求1所述的一种集成受力传感器，其特征在于，所述凸起一体成型在基体上。
5.根据权利要求1或2所述的一种集成受力传感器，其特征在于，所述柔性通腔设置成相互连通的多个，各柔性通腔之间相互平行。
6.根据权利要求1所述的一种集成受力传感器，其特征在于，如果加在柔性皮肤上的压力未超过压力传感器的测量最大值，柔性通腔在凸起的作用下仍被分割成两段，柔性通腔与凸起对应的位置仍然闭合，这时，通过测量柔性通腔内的气体压力感受受力的量；如果加在柔性皮肤上的压力超过压力传感器的测量最大值，柔性通腔与凸起对应的位置被顶开，使得气体逃逸，避免大的压力变化损害压力传感器。
7.根据权利要求6所述的一种集成受力传感器，其特征在于，所述压力传感器的测量最大值，需在使用前通过实验测出；当压力传感器的测量值大于等于最大值时，测量是不准确的，只有压力传感器的测量值小于最大值时才准确有效。
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