基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器

1.本发明涉及压阻式应力传感器技术领域，具体的，涉及基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器。


背景技术：

2.压阻式应力传感器是一种常见的力学传感器，它用于测量物体受到的应力或压力。压阻式应力传感器基于材料的电阻随受力而产生微小变化的原理工作。压阻式应力传感器通常由一个弹性材料构成，材料上涂有一层薄膜电阻元件。当物体受到应力或压力时，传感器内部的弹性材料发生微小的形变，进而导致薄膜电阻元件的电阻值发生变化。
3.例如公开号cn100465599c公开的压阻式土应力传感器，采用单晶硅制作的全桥芯片作为本发明的压阻式土应力传感器的敏感元件，通过特殊设计来提高它的稳定特性；通过一种称作齐平焊接的方法将传感器壳体和感受应力的弹性体组装成一体，为了减少温度变化对传感器特性的影响，对敏感元件进行温度补偿，通过填充压力传递介质，可以扩大传感器的受力面积、提高传感器的测量准确性，并可以在壳体后部装配信号调理的电路，使之形成标准化输出。上述应力传感器虽然能够实现提高测量准确性，但在使用时，如果称重区域受到侧向力，会导致压阻式应力传感器的测量结果不准确。侧向力作用于传感器，会引起传感器部件之间的位移或变形，导致误差。现有的压阻式应力传感器不能够在受到侧向力时发出警报，而且不能够在受到侧向力时分区域发出警报或者整体性发出警报，并且现有的压阻式应力传感器不能够在不影响支撑效果的同时延伸顶部支撑范围，不能够适应不同底面大小的物体进行应力测量。


技术实现要素：

4.本发明提出基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，解决了现有的现有的压阻式应力传感器不能够在不影响支撑效果的同时延伸顶部支撑范围，而且不能够在受到侧向力时分区域发出警报或者整体性发出警报的问题。
5.本发明的技术方案如下：
6.基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，包括底座，所述底座的上方设置有二硒化钨层，所述二硒化钨层底部的左右两侧连接有电极，所述二硒化钨层的上方设置有陶瓷绝缘层，所述陶瓷绝缘层的顶部安装有承重层，所述承重层的左右两侧设置有第一导电片，所述承重层的中间安装有电源，所述电源的左右两侧连接有导电板，所述导电板远离所述电源的一侧与所述第一导电片相连，所述底座顶部的右侧固定连接有第一侧板，所述第一侧板的内壁上固定连接有第二导电片，所述第二导电片的右侧连接有第一警报灯，所述底座顶部的左侧固定连接有第二侧板，所述第二侧板的内壁上固定连接有第三导电片，所述第三导电片的左侧连接有第二警报灯，所述第三导电片和所述第二导电片之间设置有切换组件，所述承重层顶部的中间转动安装有连接轴，所述承重层上方的四周均开设有限位槽，所述限位槽的内部滑动安装有延伸板，所述连接轴下半部分的四周均固定连接有连接杆，
所述延伸板的上方设置有调节框，所述连接轴上半部分的外侧固定连接有橡胶板，所述橡胶板的内部固定设置有支撑板。
7.作为本发明的一种优先方案，所述承重层顶部的中间固定设置有阻尼套，所述阻尼套与所述连接轴之间为过盈配合。
8.作为本发明的一种优先方案，所述第一导电片和所述导电板均对称分布于所述承重层的左右两侧，所述第一导电片的位置与所述第二导电片和所述第三导电片的位置互相对应。
9.作为本发明的一种优先方案，所述切换组件包括固定安装于所述第三导电片顶部的固定板，所述固定板的后侧转动安装有转板，所述转板中间部分的外侧固定安装有绝缘板，所述转板的长度大于所述第三导电片和所述第二导电片的最小间距，所述固定板和所述转板的材质均为导电金属。
10.作为本发明的一种优先方案，所述连接杆在所述连接轴的外侧等角度分布，所述连接杆的位置和数量与所述延伸板的位置和数量均一一对应，所述延伸板通过所述连接轴和所述连接杆与所述承重层之间构成伸缩结构。
11.作为本发明的一种优先方案，所述延伸板上固定连接有松紧绳，所述承重层的顶面开设有供所述延伸板移动的滑槽，所述松紧绳远离所述延伸板的一侧固定连接在所述滑槽的内壁上，所述延伸板通过所述松紧绳与所述承重层之间构成弹性结构。
12.作为本发明的一种优先方案，所述调节框包括固定安装于所述延伸板顶部的固定轴，所述固定轴的上方固定连接有衔接板，所述衔接板的表面贴合设置有衬板，所述衬板的内部开设有活动槽，所述活动槽的内部滑动连接有凸杆，所述凸杆和所述衔接板之间为固定连接。
13.作为本发明的一种优先方案，所述衬板和所述衔接板设置有四组，四组所述衬板和所述衔接板首尾相连。
14.作为本发明的一种优先方案，所述橡胶板和所述支撑板在所述连接轴的外侧等角度分布，所述支撑板的材质为弹簧钢，所述橡胶板和所述支撑板的首尾两端分别与所述连接轴和所述衔接板相连。
15.作为本发明的一种优先方案，所述橡胶板和所述支撑板的上表面与所述调节框的上表面平齐，所述橡胶板和所述支撑板的下表面与所述承重层的顶面之间互相贴合。
16.本发明的工作原理及有益效果为：
17.1、通过设置的承重层、第一侧板、第二侧板、第一导电片和第二导电片和第三导电片，使得装置在进行应力测量时能够在承重层发生倾斜时使得第一导电片与第二导电片或第三导电片接触，使得装置能够在侧向力作用于传感器时自动将电源与警报灯接通，实现产生侧向力时自动发出警报的功能，解决了现有的压阻式应力传感器在使用时不能够在受到侧向力时发出警报的缺陷，该装置具有测量精确度更高的优势。
18.2、通过装置上的切换组件，使得装置能够对第二导电片和第三导电片的接通状态进行调节，通过将转板搭接在第一导电片和第二导电片之间，使得装置在受到左侧侧向力或者受到右侧侧向力时，能够同时触发左右两侧的警报灯，也能够将转板逆时针转动，使得装置在受到左侧侧向力或者受到右侧侧向力时，相应一侧的警报灯能够自动亮起，解决了现有的压阻式应力传感器不能够在受到侧向力时分区域发出警报或者整体性发出警报之
间进行切换的缺陷，该装置具有可调节程度更高的优势，能够切换侧向力发出警报的方式。
19.3、通过装置上的调节框和等角度分布的延伸板，使得装置上的连接轴在转动时能够通过连接轴四周的连接杆拨动延伸板，使得延伸板能够对自身的延伸长度进行调节，进而使得调节框整体的尺寸增大或缩小，从而适应不同底面大小的物体进行应力测量工作，该装置具有适应性更强的优势，解决了现有的压阻式应力传感器不能够适应不同底面大小的物体进行应力测量地缺陷。
20.4、通过装置上的橡胶板和支撑板，使得调节框在伸缩的过程中能够对橡胶板和支撑板的折弯程度进行调节，从而使得装置上的调节框在扩大时仍能够保持整体支撑的稳定性，解决了现有的压阻式应力传感器不能够在不影响支撑效果的同时延伸顶部支撑范围的缺陷，该装置具有功能性更强的优势。
附图说明
21.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
22.图1是本发明基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器整体结构示意图；
23.图2是图1中a处结构示意图；
24.图3是本发明承重层和电源连接结构示意图；
25.图4是图3中b处结构示意图；
26.图5是本发明连接轴和连接杆连接结构示意图；
27.图6是本发明调节框整体结构示意图；
28.图7是本发明延伸板和固定轴连接结构示意图。
29.附图标记：1、底座；2、二硒化钨层；3、陶瓷绝缘层；4、承重层；5、第一导电片；6、第一侧板；7、第二导电片；8、第一警报灯；9、电极；10、电源；11、导电板；12、第二侧板；13、第三导电片；14、第二警报灯；15、切换组件；1501、固定板；1502、转板；1503、绝缘板；16、阻尼套；17、连接轴；18、连接杆；19、延伸板；20、松紧绳；21、限位槽；22、调节框；2201、衬板；2202、活动槽；2203、凸杆；2204、衔接板；2205、固定轴；23、滑槽；24、橡胶板；25、支撑板。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
31.实施例1
32.如图1-图7所示，本实施例提出了基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，包括底座1，底座1的上方设置有二硒化钨层2，二硒化钨层2底部的左右两侧连接有电极9，二硒化钨层2的上方设置有陶瓷绝缘层3，陶瓷绝缘层3的顶部安装有承重层4，承重层4的左右两侧设置有第一导电片5，承重层4的中间安装有电源10，电源10的左右两侧连接有导电板11，导电板11远离电源10的一侧与第一导电片5相连，底座1顶部的右侧固定连接有第一侧板6，第一侧板6的内壁上固定连接有第二导电片7，第二导电片7的右侧连接有第一警报灯8，底座1顶部的左侧固定连接有第二侧板12，第二侧板12的内壁上固定连接有第三导电片13，第三
导电片13的左侧连接有第二警报灯14，在承重层4受到侧向力时，承重层4和陶瓷绝缘层3整体会在二硒化钨层2的上方发生倾斜，从而使得承重层4左右两侧的第一导电片5与第一侧板6上的第二导电片7或第二侧板12上的第三导电片13接触，从而使得电源10通过右侧的导电板11和第一导电片5与第二导电片7右侧的第一警报灯8接通，或者通过导电板11及其左侧的第一导电片5与第三导电片13与左侧的第二警报灯14接通，以实现受到不同侧向力时分区域亮灯，第三导电片13和第二导电片7之间设置有切换组件15，切换组件15能够作为第三导电片13和第二导电片7的连接导体，使得装置在受到左侧侧向力或者右侧侧向力时，能够使得左右两侧的警报灯同时亮起，承重层4顶部的中间转动安装有连接轴17，承重层4上方的四周均开设有限位槽21，限位槽21的内部滑动安装有延伸板19，连接轴17下半部分的四周均固定连接有连接杆18，延伸板19的上方设置有调节框22，调节框22能够在连接轴17转动并通过连接杆18拨动延伸板19时进行扩张，从而对不同底面大小的物体进行支撑，连接轴17上半部分的外侧固定连接有橡胶板24，橡胶板24的内部固定设置有支撑板25，橡胶板24和支撑板25能够在调节框22扩张或收缩时，起到辅助支撑的功能，保证装置具有支撑范围可调节功能的同时还不会影响整体的支撑效果。
33.实施例2
34.如图1-图7所示，基于与上述实施例1相同的构思，本实施例还提出了基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器。
35.本实施例中，承重层4顶部的中间固定设置有阻尼套16，阻尼套16与连接轴17之间为过盈配合，保证连接轴17在承重层4顶部转动至合适位置后能够保持固定，以便后续对装置的支撑范围进行调节和固定，以保证装置整体的稳定性。
36.本实施例中，第一导电片5和导电板11均对称分布于承重层4的左右两侧，第一导电片5的位置与第二导电片7和第三导电片13的位置互相对应，在承重层4受到侧向力时，第一导电片5与第二导电片7或第三导电片13之间的电路得以接通，以便后续在产生侧向力时利用接通的电路发出警报。
37.本实施例中，切换组件15包括固定安装于第三导电片13顶部的固定板1501，固定板1501的后侧转动安装有转板1502，转板1502中间部分的外侧固定安装有绝缘板1503，转板1502的长度大于第三导电片13和第二导电片7的最小间距，固定板1501和转板1502的材质均为导电金属，工作人员可通过绝缘板1503拨动固定板1501上的转板1502，使得装置能够将转板1502作为第三导电片13和第二导电片7之间的桥接导体使用，使得装置在产生不同侧向力时左右两侧同时亮灯，以便后续对警报灯的亮起方式进行切换。
38.本实施例中，连接杆18在连接轴17的外侧等角度分布，连接杆18的位置和数量与延伸板19的位置和数量均一一对应，延伸板19通过连接轴17和连接杆18与承重层4之间构成伸缩结构，通过装置上的伸缩结构，使得连接轴17在转动时能够通过连接杆18拨动延伸板19，使得各个位置的延伸板19能够同步扩张，从而实现调节支撑范围的功能，提升了装置的实用性。
39.本实施例中，延伸板19上固定连接有松紧绳20，承重层4的顶面开设有供延伸板19移动的滑槽23，松紧绳20远离延伸板19的一侧固定连接在滑槽23的内壁上，延伸板19通过松紧绳20与承重层4之间构成弹性结构，通过装置上的弹性结构，使得延伸板19后续能够自动复位，提升了装置使用时的便捷性，滑槽23能够对延伸板19进行导向，使得延伸板19能够
稳定伸缩。
40.本实施例中，调节框22包括固定安装于延伸板19顶部的固定轴2205，固定轴2205的上方固定连接有衔接板2204，衔接板2204的表面贴合设置有衬板2201，衬板2201的内部开设有活动槽2202，活动槽2202的内部滑动连接有凸杆2203，凸杆2203和衔接板2204之间为固定连接，通过装置上的延伸板19同步伸缩，带动各个位置的固定轴2205和衔接板2204同步伸缩，从而使得四组衬板2201和衔接板2204能够同步展开或收缩，以便后续调节支撑面的大小。
41.本实施例中，衬板2201和衔接板2204设置有四组，四组衬板2201和衔接板2204首尾相连，首尾相连的四组衬板2201和衔接板2204，使得其中一处衬板2201或衔接板2204在向外移动时，其余各处衬板2201和衔接板2204能够同步移动，以便改变装置整体的支撑面大小，并保持衬板2201和衔接板2204组成框架的长宽比例不变。
42.本实施例中，橡胶板24和支撑板25在连接轴17的外侧等角度分布，支撑板25的材质为弹簧钢，橡胶板24和支撑板25的首尾两端分别与连接轴17和衔接板2204相连，装置上的衔接板2204在收缩或扩张的过程中，橡胶板24和支撑板25能够自适应对自身进行折弯，使得装置能够尽可能填补连接轴17和衔接板2204之间的空隙，保证支撑时支撑面不会过小。
43.本实施例中，橡胶板24和支撑板25的上表面与调节框22的上表面平齐，橡胶板24和支撑板25的下表面与承重层4的顶面之间互相贴合，保证装置支撑时的稳定性，上表面平齐的调节框22、橡胶板24和支撑板25使得装置在进行应力测量时，支撑面面积足够大。
44.具体的，本发明为基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，首先，如图1-图4所示，通过底座1对装置整体进行支撑，二硒化钨层2在受压时电阻值发生变化，通过二硒化钨层2左右两侧的电极9进行电阻测试，从而实现应力测量功能，陶瓷绝缘层3能够起到绝缘防护的功能，从而保证测量时的稳定性。在进行应力测量时，如果承重层4因侧向力发生倾斜，第一导电片5与第二导电片7或第三导电片13接触，使得装置能够在侧向力作用于传感器时自动将电源10通过第一导电片5和导电板11与第二导电片7右侧的第一警报灯8之间的电路接通，或者与第三导电片13左侧的第二警报灯14之间的电路接通，使得装置能够在产生侧向力导致测量精确度出现问题时自动发出警报，并且能够在侧向力的方向上亮灯警报。与此同时，工作人员可通过拨动切换组件15内的绝缘板1503，使得固定板1501和转板1502转动，此时转板1502作为连接导体，将第一侧板6上的第二导电片7与第二侧板12上的第三导电片13之间的电路接通，实现导电功能，从而使得装置能够在产生不同方向的侧向力时使得左右两侧的警报灯同时亮起，以实现改变触发警报灯亮起条件的切换功能。
45.如图1、图2和图5-图7所示，装置在使用时，还能够通过转动连接轴17，将连接轴17转动至合适位置后，阻尼套16能够使得连接轴17保持固定，连接轴17在转动时能够通过连接杆18拨动限位槽21内的延伸板19，各个位置的延伸板19同步向外扩张，带动各个位置的固定轴2205和衔接板2204同步伸缩，从而使得四组衬板2201和衔接板2204能够同步展开或收缩，其中一处衔接板2204向外移动时，活动槽2202和凸杆2203能够对衬板2201和衔接板2204进行限位，使得四组首尾相连的衬板2201和衔接板2204能够同步向外移动，进而在长宽比例不变的情况下调节调节框22整体的尺寸，与此同时橡胶板24和支撑板25能够适应性地调节自身折弯程度，使得装置能够对在不影响支撑面的情况下保证支撑范围的调节功
能。
46.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)的上方设置有二硒化钨层(2)，所述二硒化钨层(2)底部的左右两侧连接有电极(9)，所述二硒化钨层(2)的上方设置有陶瓷绝缘层(3)，所述陶瓷绝缘层(3)的顶部安装有承重层(4)，所述承重层(4)的左右两侧设置有第一导电片(5)，所述承重层(4)的中间安装有电源(10)，所述电源(10)的左右两侧连接有导电板(11)，所述导电板(11)远离所述电源(10)的一侧与所述第一导电片(5)相连，所述底座(1)顶部的右侧固定连接有第一侧板(6)，所述第一侧板(6)的内壁上固定连接有第二导电片(7)，所述第二导电片(7)的右侧连接有第一警报灯(8)，所述底座(1)顶部的左侧固定连接有第二侧板(12)，所述第二侧板(12)的内壁上固定连接有第三导电片(13)，所述第三导电片(13)的左侧连接有第二警报灯(14)，所述第三导电片(13)和所述第二导电片(7)之间设置有切换组件(15)，所述承重层(4)顶部的中间转动安装有连接轴(17)，所述承重层(4)上方的四周均开设有限位槽(21)，所述限位槽(21)的内部滑动安装有延伸板(19)，所述连接轴(17)下半部分的四周均固定连接有连接杆(18)，所述延伸板(19)的上方设置有调节框(22)，所述连接轴(17)上半部分的外侧固定连接有橡胶板(24)，所述橡胶板(24)的内部固定设置有支撑板(25)。2.根据权利要求1所述的基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，其特征在于，所述承重层(4)顶部的中间固定设置有阻尼套(16)，所述阻尼套(16)与所述连接轴(17)之间为过盈配合。3.根据权利要求1所述的基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，其特征在于，所述第一导电片(5)和所述导电板(11)均对称分布于所述承重层(4)的左右两侧，所述第一导电片(5)的位置与所述第二导电片(7)和所述第三导电片(13)的位置互相对应。4.根据权利要求1所述的基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，其特征在于，所述切换组件(15)包括固定安装于所述第三导电片(13)顶部的固定板(1501)，所述固定板(1501)的后侧转动安装有转板(1502)，所述转板(1502)中间部分的外侧固定安装有绝缘板(1503)，所述转板(1502)的长度大于所述第三导电片(13)和所述第二导电片(7)的最小间距，所述固定板(1501)和所述转板(1502)的材质均为导电金属。5.根据权利要求1所述的基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，其特征在于，所述连接杆(18)在所述连接轴(17)的外侧等角度分布，所述连接杆(18)的位置和数量与所述延伸板(19)的位置和数量均一一对应，所述延伸板(19)通过所述连接轴(17)和所述连接杆(18)与所述承重层(4)之间构成伸缩结构。6.根据权利要求1所述的基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，其特征在于，所述延伸板(19)上固定连接有松紧绳(20)，所述承重层(4)的顶面开设有供所述延伸板(19)移动的滑槽(23)，所述松紧绳(20)远离所述延伸板(19)的一侧固定连接在所述滑槽(23)的内壁上，所述延伸板(19)通过所述松紧绳(20)与所述承重层(4)之间构成弹性结构。7.根据权利要求1所述的基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，其特征在于，所述调节框(22)包括固定安装于所述延伸板(19)顶部的固定轴(2205)，所述固定轴(2205)的上方固定连接有衔接板(2204)，所述衔接板(2204)的表面贴合设置有衬板(2201)，所述衬板(2201)的内部开设有活动槽(2202)，所述活动槽(2202)的内部滑动连接有凸杆(2203)，所述凸杆(2203)和所述衔接板(2204)之间为固定连接。8.根据权利要求7所述的基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，其特征在于，所述衬
板(2201)和所述衔接板(2204)设置有四组，四组所述衬板(2201)和所述衔接板(2204)首尾相连。9.根据权利要求7所述的基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，其特征在于，所述橡胶板(24)和所述支撑板(25)在所述连接轴(17)的外侧等角度分布，所述支撑板(25)的材质为弹簧钢，所述橡胶板(24)和所述支撑板(25)的首尾两端分别与所述连接轴(17)和所述衔接板(2204)相连。10.根据权利要求9所述的基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，其特征在于，所述橡胶板(24)和所述支撑板(25)的上表面与所述调节框(22)的上表面平齐，所述橡胶板(24)和所述支撑板(25)的下表面与所述承重层(4)的顶面之间互相贴合。

技术总结
本发明涉及压阻式应力传感器技术领域，提出了基于二硒化钨的微型压阻式应力传感器，包括底座，所述底座的上方设置有二硒化钨层，所述二硒化钨层底部的左右两侧连接有电极，所述二硒化钨层的上方设置有陶瓷绝缘层，所述陶瓷绝缘层的顶部安装有承重层，所述承重层的左右两侧设置有第一导电片，所述承重层的中间安装有电源，所述电源的左右两侧连接有导电板，所述导电板远离所述电源的一侧与所述第一导电片相连，所述底座顶部的右侧固定连接有第一侧板。通过上述技术方案，解决了现有的现有的压阻式应力传感器不能够在不影响支撑效果的同时延伸顶部支撑范围，而且不能够在受到侧向力时分区域发出警报或者整体性发出警报的问题。时分区域发出警报或者整体性发出警报的问题。时分区域发出警报或者整体性发出警报的问题。


技术研发人员：逄金波 侯崇洋 刘瑞 刘宏 周伟家
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/6