浙江大学汪延成获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利一种具有超声与压力感知功能的柔性复合式传感阵列获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114545423B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210137065.5,技术领域涉及:G01S15/93;该发明授权一种具有超声与压力感知功能的柔性复合式传感阵列是由汪延成;张中坛;梅德庆;陈志坚;戴松乔设计研发完成,并于2022-02-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种具有超声与压力感知功能的柔性复合式传感阵列在说明书摘要公布了:本发明公开了一种具有超声与压力感知功能的柔性复合式传感阵列。包括上下叠层的具有金字塔凸台的PDMS上封装层、超声感知阵列、超声感知阵列基底层、柔性压敏感知阵列、柔性压敏感知阵列基底层和具有金字塔凹槽的PDMS下封装层;交流电下,超声感知阵列发射超声波,经物体反射后接收;压力传递到柔性压敏感知阵列上;具有金字塔凸台的PDMS上封装层与具有金字塔凹槽的PDMS下封装层形成互锁定位结构。本发明保证超声感知检测精度,解决了下压过程中超声感知的干扰问题,减小PVDF敏感层单元的热通量,提高超声感知功能的灵敏度和成像精度,受环境影响小,检测精度高,检测距离远。
本发明授权一种具有超声与压力感知功能的柔性复合式传感阵列在权利要求书中公布了:1.一种具有超声与压力感知功能的柔性复合式传感阵列,其特征在于:所述的柔性复合式传感阵列包括从上到下依次叠层分布的具有金字塔凸台的PDMS上封装层1、超声感知阵列2、超声感知阵列基底层3、柔性压敏感知阵列4、柔性压敏感知阵列基底层5和具有金字塔凹槽的PDMS下封装层6; 在交流电的作用下,超声感知阵列2利用逆压电效应发射超声波,经外界物体反射后由超声感知阵列2接收并输出电压信号;当有外界压力施加在柔性复合式传感阵列时,外界压力经具有金字塔凸台的PDMS上封装层1和超声感知阵列基底层3传递到柔性压敏感知阵列4上,使柔性压敏感知阵列4产生并输出压力信号;具有金字塔凸台的PDMS上封装层1与具有金字塔凹槽的PDMS下封装层6形成互锁定位结构; 所述的超声感知阵列2与超声感知阵列基底层3上表面紧密贴合,所述的超声感知阵列2由超声感知阵列上电极层7、发射并接收超声波的PVDF敏感层8、超声感知阵列的圆形绝缘隔离块9、超声感知阵列下电极层10组成; 超声感知阵列上电极层7是由N行×N列阵列排布的超声感知上电极单元构成,发射并接收超声波的PVDF敏感层8是由N行×N列阵列排布的PVDF敏感单元构成,超声感知阵列下电极层10是由N行×N列阵列排布的超声感知下电极单元构成,每个超声感知上电极单元和一个PVDF敏感单元、一个超声感知下电极单元从上到下依次层叠贴合在一起构成一个超声感知单元15,多个超声感知单元15在超声感知阵列基底层3上表面排布形成均匀间隔的N行×N列的阵列结构; 具有金字塔凸台的PDMS上封装层1与具有金字塔凹槽的PDMS下封装层6中均包括相同N行×N列均匀阵列排列的单元格,与超声感知阵列2中的超声感知单元15和柔性压敏感知阵列4中的压力感知单元20阵列排布相对齐一致; 每个单元格中,具有金字塔凸台的PDMS上封装层1底面具有多个金字塔凸台,具有金字塔凹槽的PDMS下封装层6底面具有多个金字塔凹槽,金字塔凸台和金字塔凹槽一一对应布置且相互嵌套配合,金字塔凸台和金字塔凹槽均位于未设有超声感知单元15处,但位于压力感知单元20处,下压金字塔凸台使得仅将超声感知阵列基底层3、柔性压敏感知阵列4、柔性压敏感知阵列基底层5被压嵌入到金字塔凹槽中; 所述的发射并接收超声波的PVDF敏感层8中的发射并接收超声波的PVDF敏感层单元27采用同心圆结构分布,分为内圈、内环和外环三部分,当发射并接收超声波的PVDF敏感层单元27外加交流电时,内圈、内环和外环三部分产生不同频率的超声波; 每个单元格中,PVDF敏感单元设置是由同心布置的一个圆形区域、一对小弧形区域和一对大弧形区域构成,圆形区域位于中心,一对小弧形区域和一对大弧形区域各自均是由位于同一圆周、且对称在圆形区域两侧的两个弧形区域构成,一对小弧形区域所在的圆周直径小于一对大弧形区域所在的圆周直径,超声感知上电极单元和一个超声感知下电极单元均是由呈8字形的电极图案,电极图案经过于PVDF敏感单元的一对小弧形区域和一对大弧形区域,电极图案在中间设置跨桥区域,跨桥区域经过于圆形区域;同时设置四个在棱形的四角排布的金字塔凸台或金字塔凹槽,其中位于棱形对称两角的两个金字塔凸台金字塔凹槽分别位于PVDF敏感单元的一对小弧形区域所在的圆周上的空缺处; 所述的超声感知阵列上电极层7和超声感知阵列下电极层10中电极面积的覆盖率达到PVDF敏感层8中敏感材料面积的23; 所述的PVDF敏感层8由PVDF材料混合ZnO制成。
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