一种液态金属无感测应变传感器的制作方法

1.本发明属于传感器领域，涉及一种液态金属无感测应变传感器。


背景技术：

2.目前液态金属应变传感器大多采用注射法将液态金属注射到横截面为圆形通道内，当传感器收到拉力作用是通道长度增加并且横截面缩小，依据电阻公式r＝ρ(l/s)(r：电阻，ρ：材料电阻率，l:长度，s:横截面积)可知电阻增大，通过电阻的变化感知应变的大小。直通道液态金属柔性应变传感器的电阻和应变关系公式为：r＝r0(1 ξ)2，r0：初始电阻，ξ：传感器应变。
3.在交变信号作用下会在电感线圈内感应出电压信号，依据公式v＝l(di/dt) ir(l：电感)可知在交变信号作用下会使得感应出电压信号，对于测量电阻有着干扰影响，这使得液态金属应变传感器在复杂的信号场所其信号检测应用受到限制，针对这一问题我们提出了一种抗交变信号影响的一种液态金属无感测应变传感器。


技术实现要素：

4.针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种液态金属无感测应变传感器。
5.本发明提供了一种液态金属无感测应变传感器，包括应变传感器弹性主体、液态金属和探测引出线，所述液态金属以总长度取半对折方式缠绕在所述传感弹性主体中心位置，所述液态金属两端分别连接导线，其导线均与液态金属相连并伸出所述应变传感器弹性主体外。
6.其中，本发明的进一步改进，所述无感测应变传感器弹性主体的弹性模量取值视不同测量对象而决定。
7.所述液态金属包括但不限于在室温条件下为液态的汞、镓、镓铟合金、镓铟锡合金、铋、铟、锡、铋铟合金。
8.本发明的突出优点在于：通过上述方案能够使得液态金属应变体在外施力的作用下形成应力集中，产生挤压液态金属的效果，使得液态金属的横截面变小，通过对折螺旋式缠绕方式，能够对电磁及其他交变干扰信号屏蔽，故此能够大幅提高测量电阻的灵敏度和抗干扰能力。
附图说明
9.图1是本发明一种液态金属无感测应变传感器实施例1的立体透视图。
10.图2是本发明一种液态金属无感测应变传感器实施例1的平面透视图。
11.图3是本发明一种液态金属无感测应变传感器实施例2的立体透视图。
12.图4是本发明一种液态金属无感测应变传感器实施例2的平面透视图。
具体实施方式
13.以下结合附图对及具体实施方式对发明作进一步的详细说明。
14.如图1至图2的实施例1所示，本发明提供了一种液态金属无感测应变传感器，包括应变传感器弹性主体1、呈现流动的线状液态金属2和探测引出线3，所述液态金属2以总长一半位置对折后螺旋式缠绕在应变传感器弹性主体1正中心位置。
15.所述弹性主体1受到外力作用时，将会受到纵向挤压力的作用而使液态金属2产生横向扩张，使得液态金属2产生纵向压缩，以此来体现电阻变化的情况。
16.所述液态金属包括但不限于在室温条件下为液态的汞、镓、镓铟合金、镓铟锡合金、铋、铟、锡、铋铟合金。
17.如图1至图2所示，通过采取液态金属以取总长度一半处对折，然后以螺旋式方式进行缠绕分布，当有外部交变信号作用时，由于其作用在线圈上产生的磁通在任何时候均是大小相等而方向相反，故此相互抵消达到了消除电感作用，使得能够屏蔽外部交变信号。
18.如图1至图2所示，所示液态金属2两端用导线3分别进行连接，导线3为铜导线，所述导线3和液态金属连接，并端伸出所述应变传感器弹性主体1以外。
19.如图1至图2所示，当传感器受力发生拉伸作用时，应变传感器弹性主体发生细微应变。假使应变传感器总长度为l0,弹性主体中部区域长度为l
b
,传感器受力伸长为
△
l,并且发生的应变全部集中在应变传感器弹性主体1的中部区域内，故此传感器总应变ε
l
为ε
l
＝
△
l/l0，应变传感器弹性主体1中部区域应变ε1为ε1＝
△
l/l
b
,故此有ε1>ε
l
。
20.通过将液态金属以对称螺旋式均匀缠绕在应变主体中部区域，当有外力作用在应变主体1时，可使得应变能够均匀集中化分布在液态金属2上，并用过液态金属的形变将此信号通过铜导线3反馈至传感器主体外的电阻检测线路进行测量，由此能够最大程度上提高传感器的灵敏度。
21.如图3至图4的实施例2所示，本发明提供了一种液态金属无感测应变传感器，包括应变传感器弹性主体1、呈现流动的线状液态金属2和探测引出线3，所述液态金属2以总长一半位置对折后螺旋式缠绕在应变传感器弹性主体1正中心位置。
22.所述弹性主体1受到外力作用时，将会受到纵向挤压力的作用而使液态金属2产生横向扩张，使得液态金属2产生纵向压缩，以此来体现电阻变化的情况。
23.如图3至图4所示，通过采取液态金属以取总长度一半处对折，然后以螺旋式方式进行缠绕分布，当有外部交变信号作用时，由于其作用在线圈上产生的磁通在任何时候均是大小相等而方向相反，故此相互抵消达到了消除电感作用，使得能够屏蔽外部交变信号。
24.如图3至图4所示，所示液态金属2两端用导线3分别进行连接，导线3为铜导线，所述导线3和液态金属连接，并端伸出所述应变传感器弹性主体1以外。
25.如图3至图4所示，当传感器受力发生拉伸作用时，应变传感器弹性主体发生细微应变。假使应变传感器总长度为l0,弹性主体中部区域长度为l
b
,传感器受力伸长为
△
l,并且发生的应变全部集中在应变传感器弹性主体1的中部区域内，故此传感器总应变ε
l
为ε
l
＝
△
l/l0，应变传感器弹性主体1中部区域应变ε1为ε1＝
△
l/l
b
,故此有ε1>ε
l
。
26.通过将液态金属以对称螺旋式均匀缠绕在应变主体中部区域，当有外力作用在应变主体1时，可使得应变能够均匀集中化分布在液态金属2上，并用过液态金属的形变将此信号通过铜导线3反馈至传感器主体外的电阻检测线路进行测量，由此能够最大程度上提
高传感器的灵敏度。
27.所述液态金属传感器为无感测应变传感器。
28.本发明的核心在于：通过液态金属应变传感器结构设计，提供消除电感在电磁干扰下对测量的误差影响，并且通过对液态金属应力传感器的应力作用直接化，来提高其应变灵敏度因数，从而提高液态金属应变传感器检测应微小应变的能力。
29.本发明提供的一种高灵敏度无感液态金属应变传感器，令应变集中于弹性主体内部液态金属所在区域范围b之间，以提弹性主体1对液态金属2横截面挤压能力，故此可大幅提高传感器灵敏度。液态金属以取总长度一半进行对折，以螺旋方式缠绕分布在应变主体1中心位置，可以消除外界的交变信号干扰，使得其在有交变信号干扰的领域有着广泛的应用前景。
30.上述内容式结合具体实施方案对本发明所作的进一步详细说明，不认为本发明具体实施措施仅局限上述说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明构思前提之下，所做出的简易替换，均应视为属于本发明的保护范围。