(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910898116.4
(22)申请日 2019.09.23
(71)申请人 哈工大（威海）创新创业园有限责任
公司
地址 264209 山东省威海市环翠区火炬高
技术产业开发区文化西路2号
(72)发明人 黄博 李永泽 赵建文
(74)专利代理机构 威海科星专利事务所 37202
代理人 孙小栋
(51)Int.Cl.
G01L 1/14(2006.01)
G01B 7/02(2006.01)
(54)发明名称抗干扰介电弹性体传感器及其制备方法以及测量电路(57)摘要本发明涉及一种抗干扰介电弹性体传感器及其制备方法以及测量电路，其解决了现有介电弹性体传感器测量准确度低、精度低，稳定性差，抗干扰能力差的技术问题，其包括正电极、第一负电极、第二负电极、第一屏蔽层、第二屏蔽层、第一介电弹性体、第二介电弹性体、第三介电弹性体和第四介电弹性体，第二介电弹性体与正电极的上部连接，第一负电极与第二介电弹性体连接，第三介电弹性体与第一负电极连接，所述第一屏蔽层与第三介电弹性体连接；第一介电弹性体与正电极的下部连接，第二负电极与第一介电弹性体连接，第四介电弹性体与第二负电极连接，第二屏蔽层与第四介电弹性体连接。其可广 泛应用于人机交互技术领域。权利要求书4页 说明书10页 附图19页CN 110595649 A 2019.12.20
C N 110595649
A
1.一种抗干扰介电弹性体传感器，其特征是，包括正电极、第一负电极、第二负电极、第一屏蔽层、第二屏蔽层、第一介电弹性体、第二介电弹性体、第三介电弹性体和第四介电弹性体，所述第二介电弹性体与正电极的上部连接，所述第一负电极与第二介电弹性体连接，所述第三介电弹性体与第一负电极连接，所述第一屏蔽层与第三介电弹性体连接；所述第一介电弹性体与正电极的下部连接，所述第二负电极与第一介电弹性体连接，所述第四介电弹性体与第二负电极连接，所述第二屏蔽层与第四
介电弹性体连接。
2.根据权利要求1所述的抗干扰介电弹性体传感器，其特征在于，所述抗干扰介电弹性体传感器还包括第一保护层和第二保护层，所述第一保护层与第一屏蔽层连接，第二保护层与第二屏蔽层连接。
3.一种抗干扰介电弹性体传感器的制备方法，其特征在于，所述抗干扰介电弹性体传感器包括正电极、第一负电极、第二负电极、第一屏蔽层、第二屏蔽层、第一介电弹性体、第二介电弹性体、第三介电弹性体、第四介电弹性体、第一保护层和第二保护层，所述第二介电弹性体与正电极的上部连接，所述第一负电极与第二介电弹性体连接，所述第三介电弹性体与第一负电极连接，所述第一屏蔽层与第三介电弹性体连接；所述第一介电弹性体与正电极的下部连接，所述第二负电极与第一介电弹性体连接，所述第四介电弹性体与第二负电极连接，所述第二屏蔽层与第四介电弹性体连接；所述第一保护层与第一屏蔽层连接，第二保护层与第二屏蔽层连接；
所述制备方法包括以下步骤：
先向容器中加入液态硅胶A、B各7质量份，再加入异辛烷6质量份；然后将容器放入行星搅拌器内，搅拌脱泡，配置成硅胶液；在洁净间内将离型膜均匀铺平在自动涂布机的涂布板上，将配置好的硅胶液
倾倒在离型膜上，启动自动涂布机，自动涂布机的刮刀匀速刮动硅胶液；刮涂完毕后，用钢板托起附着硅胶液的离型膜，放入加热箱加热固化形成硅胶膜；完成固化后将硅胶膜从加热箱内取出并用一张新的离型膜覆盖，然后使用激光切割机将固化的硅胶膜切割成第一硅胶膜单元，第一硅胶膜单元设有第一硅胶膜、第一顶部离型膜和第一底部离型膜；按此方法制作第二硅胶膜单元、第三硅胶膜单元、第四硅胶膜单元、第五硅胶膜单元、第六硅胶膜单元；
第二步，准备正电极模具、第一负电极模具、第二负电极模具、第一屏蔽层模具和第二屏蔽层模具；所述正电极模具为平板结构，正电极模具设有连通在一起的正电极本体成型孔和正电极接线部成型孔，所述正电极接线部成型孔位于正电极本体成型孔的端部的中间位置；第一负电极模具为平板结构，第一负电极模具设有连通在一起的第一负电极本体成型孔和第一负电极接线部成型孔，第一负电极接线部成型孔位于第一负电极本体成型孔端部的右侧；第二负电极模具为平板结构，第二负电极模具设有连通在一起的第二负电极本体成型孔和第二负电极接线部成型孔，第二负电极接线部成型孔位于第二负电极本体成型孔端部的左侧；第一屏蔽层模具为平板结构，第一屏蔽层模具设有连通第一屏蔽层本体成型孔和第一屏蔽层接线部成型孔，第一屏蔽层接线部成型孔位于第一屏蔽层本体成型孔端部的左侧，第二屏蔽层模具为平板结构，第二屏蔽层模具设有连通在一起的第二屏蔽层本体成型孔和第二屏蔽层接线部成型孔，第二屏蔽层接线部成型孔位于第二屏蔽层本体成型孔端部的右侧；
第三步，配置电极溶液，向容器中分别加入碳粉0.6质量份和异丙醇15质量份，超声波震荡；然后向容
器中加入液态硅胶A、B各3质量份，加入异辛烷5质量份，最后将容器放入行星搅拌器内，搅拌脱泡得到电极溶液；
第四步，制备传感器：
(1)制作正电极：
将第一硅胶膜单元的第一顶部离型膜撕去，在第一铜箔的一端涂抹硅胶胶水，将第一铜箔上涂抹硅胶胶水的一端粘在第一硅胶膜端部的中间位置；将正电极模具覆盖到第一硅胶膜上，正电极模具与第一硅胶膜对齐，正电极模具压住第一铜箔，第一铜箔的末端位于正电极模具的正电极接线部成型孔的下方；在正电极本体成型孔和正电极接线部成型孔中均匀地涂一层电极溶液；涂好后将正电极模具去掉，将涂好电极溶液的第一硅胶膜放入加热箱加热25～35min，加热温度是65～75℃，加热完成就形成了正电极；
去掉底部离型膜的第二硅胶膜单元设有第二硅胶膜和第二顶部离型膜，将正电极、第一铜箔和第一硅胶膜形成的组件以及去掉底部离型膜的第二硅胶膜单元放入等离子机进行等离子处理，等离子处理完成后将第二硅胶膜和正电极粘贴在一起，第一硅胶膜即第一介电弹性体，第二硅胶膜即第二介电弹性体；
(2)制作第一负电极：
去掉第二顶部离型膜，在第二铜箔的一端涂抹硅胶胶水，将第二铜箔上涂抹硅胶胶水的一端粘在第二硅胶膜端部的右侧位置；将第一负电极模具覆盖到第二硅胶膜上，第一负电极模具与第二硅胶膜对齐，第一负电极模具压住第二铜箔，第二铜箔的末端位于第一负电极模具的第一负电极接线部成型孔的下方；在第一负电极本体成型孔和第一负电极接线部成型孔中均匀涂一层电极溶液；涂好后将第一负电极模具去掉，将正电极、第一硅胶膜、第二硅胶膜、第一铜箔和第二铜箔形成的组件放入加热箱加热25～35min，加热温度是65～75℃，加热完成就形成了第一负电极；
去掉底部离型膜的第三硅胶膜单元设有第三硅胶膜和第三顶部离型膜，将正电极、第一铜箔、第一硅胶膜、第二硅胶膜、第一负电极、第二铜箔和第一铜箔形成的组件以及去掉底部离型膜的第三硅胶膜单元放入等离子机进行等离子处理，等离子处理完成后将第三硅胶膜和第一负电极粘贴在一起，第三硅胶膜即第三介电弹性体11；
(3)制作第二负电极：
去掉第一底部离型膜，将第二铜箔向下折弯，在第二铜箔的自由端涂抹硅胶胶水，将第二铜箔的自由端粘在第一硅胶膜背面的端部；
将第二负电极模具覆盖到第一硅胶膜的背面，第二负电极模具与第一硅胶膜对齐，第二负电极模具压住第二铜箔，第二铜箔上被固定好的自由端位于第二负电极模具的第二负电极接线部成型孔的下方；
在第二负电极本体成型孔和第二负电极接线部成型孔中均匀涂一层电极溶液；涂好后将第二负电极模具去掉，将正电极、第一铜箔、第一硅胶膜、第二硅胶膜、第一负电极和第二铜箔形成的组件放入加热箱加热25～35min，加热温度是65～75℃，加热完成就形成了第二负电极；
去掉顶部离型膜的第四硅胶膜单元设有第四硅胶膜和第四底部离型膜；将第一硅胶膜、第二硅胶膜、第三硅胶膜、正电极、第一负电极、第二负电极、第一铜箔、第二铜箔形成的组件以及去掉顶部离型膜的第四硅胶膜单元放入等离子机进行等离子处理，等离子处理完
成后将第四硅胶膜和第二负电极粘贴在一起，至此形成第二负电极，第四硅胶膜即第四介电弹性体；
(4)制作第一屏蔽层：
去掉第三硅胶膜单元的第三顶部离型膜，在第三铜箔的一端涂抹硅胶胶水，将第三铜箔上涂抹硅胶胶水的一端粘在第三硅胶膜端部的左侧位置，将第一屏蔽层模具覆盖到第三硅胶膜上，第一屏蔽层模具与第三硅胶膜对齐，第一屏蔽层模具压住第三铜箔，第三铜箔的末端位于第一屏蔽层模具的第一屏蔽层接线部成型孔的下方；在第一屏蔽层本体成型孔和第一屏蔽层接线部成型孔中均匀涂一层电极溶液；涂好后将第一屏蔽层模具去掉，将第一硅胶膜、第二硅胶膜、第三硅胶膜、正电极、第一负电极、第二负电极、第一铜箔、第二铜箔、第四硅胶膜单元和第三铜箔形成的组件放入加热箱加热25～35min，加热温度是65～75℃，加热完成就形成了第一屏蔽层；
去掉底部离型膜的第五硅胶膜单元设有第五硅胶膜和第五顶部离型膜，将正电极、第一铜箔、第一硅胶膜、第二硅胶膜、第一负电极、第二铜箔、第一铜箔、第一屏蔽层、第三铜箔形成的组件以及去掉底部离型膜的第五硅胶膜单元放入等离子机进行等离子处理，等离子处理完成后将第五硅胶膜和第一屏蔽层粘贴在一起，至此形成第五硅胶膜，第五硅胶膜即第一保护层；
(5)制作第二屏蔽层：
去掉第四底部离型膜，将第三铜箔向下折弯，在第三铜箔的自由端涂抹硅胶胶水，将第三铜箔的自由端粘在第四硅胶膜背面的端部；
将第二屏蔽层模具覆盖到第四硅胶膜的背面，第二屏蔽层模具与第四硅胶膜对齐，第二屏蔽层模具压住第三铜箔，第三铜箔上被固定好的自由端位于第二屏蔽层模具的第二屏蔽层接线部成型孔的下方；在第二屏蔽层本体成型孔和第二屏蔽层接线部成型孔中均匀涂一层电极溶液，涂好后将第二屏蔽层模具去掉，将正电极、第一铜箔、第一硅胶膜、第二硅胶膜、第一负电极、第二铜箔、第一铜箔、第一屏蔽层、第三铜箔形成的组件放入加热箱加热25～35min，加热温度是65～75℃，加热完成就形成了第二屏蔽层；
去掉顶部离型膜的第六硅胶膜单元设有第六硅胶膜和第六底部离型膜；将第一硅胶膜、第二硅胶膜、第三硅胶膜、第四硅胶膜、正电极、第一负电极、第二负电极、第一屏蔽层、第二屏蔽层、第一铜箔
、第二铜箔、第三铜箔形成的组件以及去掉顶部离型膜的第六硅胶膜单元放入等离子机进行等离子处理，等离子处理完成后将第六硅胶膜和第二屏蔽层粘贴在一起，至此形成第六硅胶膜，第六硅胶膜即第二保护层；
去掉第五顶部离型膜，去掉第六底部离型膜。
4.根据权利要求3所述的抗干扰介电弹性体传感器的制备方法，其特征在于，用药匙向正电极模具的正电极本体成型孔中放入电极溶液，手持光滑金属杆推动电极溶液使电极溶液均匀的涂在正电极本体成型孔和正电极接线部成型孔中；用药匙向第一负电极模具的第一负电极本体成型孔中放入的电极溶液，手持光滑金属杆推动电极溶液使电极溶液均匀的涂在第一负电极本体成型孔和第一负电极接线部成型孔中；用药匙向第二负电极模具的第二负电极本体成型孔中放入的电极溶液，手持光滑金属杆推动电极溶液使电极溶液均匀的涂在第二负电极本体成型孔和第二负电极接线部成型孔中。
5.根据权利要求3或4所述的抗干扰介电弹性体传感器的制备方法，其特征在于，所述
正电极、第一负电极、第二负电极、第一屏蔽层和第二屏蔽层的长度、宽度尺寸相同，所述第一硅胶膜、第二硅胶膜、第三硅胶膜、第四硅胶膜、第五硅胶膜、第六硅胶膜的长度、宽度大于正电极的尺寸；用刀片把第一硅胶膜、第二硅胶膜、第三硅胶膜、第四硅胶膜、第五硅胶膜、第六硅胶膜多余的部分切除，使第一硅胶膜、第二硅胶膜、第三硅胶膜、第四硅胶膜、第五硅胶膜、第六硅胶膜的长度
、宽度尺寸与正电极的尺寸相同。
6.一种测量电路，其特征是，包括抗干扰介电弹性体传感器、电阻R和运算放大器，所述抗干扰介电弹性体传感器包括正电极、第一负电极、第二负电极、第一屏蔽层、第二屏蔽层、第一介电弹性体、第二介电弹性体、第三介电弹性体和第四介电弹性体，所述第二介电弹性体与正电极的上部连接，所述第一负电极与第二介电弹性体连接，所述第三介电弹性体与第一负电极连接，所述第一屏蔽层与第三介电弹性体连接；所述第一介电弹性体与正电极的下部连接，所述第二负电极与第一介电弹性体连接，所述第四介电弹性体与第二负电极连接，所述第二屏蔽层与第四介电弹性体连接；
所述抗干扰介电弹性体传感器的正电极通过导线与是运算放大器OA的反相输入端连接，第一负电极和第二负电极通过导线连接在一起后再通过一根导电接地，第一屏蔽层和第二屏蔽层通过导线连接在一起后再通过一根导线接地，所述电阻R与运算放大器OA的反相输入端连接，运算放大器OA的正相输入端与运算放大器OA的输出端连接。
7.根据权利要求6所述的测量电路，其特征在于，所述测量电路还包括正弦波发生器，所述正弦波发生器的输出端与电阻R连接。
8.根据权利要求7所述的测量电路，其特征在于，所述正弦波发生器的主控芯片是STM32F103VCT6。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议