【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及傳感器，尤其涉及一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器及其制備方法?？梢悦嫦虿煌倪\動物體檢測直線加速度和角度加速度。
技術介紹
1、在現代工業體系中，加速度傳感器廣泛應用于各個領域，如消費電子、汽車、航空航天、工業控制和醫療設備等。傳統的加速度傳感器通常采用電壓、電容、熱對偶等技術原理，然而，這些傳感器通常結構復雜且需要能源共給，限制了其長期使用。近年來，摩擦電納米發電機（teng）因其高靈敏度、低成本、自供電等優點受到廣泛關注。基于摩擦納米發電機設計的加速度傳感器成為一個熱門的研究方向，然而，現有的摩擦電傳感器多用于二維加速度測量且只能滿足一種測試模量，無法滿足三維空間內線性和角加速度的同時測量需求。因此，亟需一種能夠在三維空間內實現高靈敏度線-角加速度測量的傳感器。
技術實現思路
1、現有的摩擦電傳感器主要用于二維平面的加速度測量，在三維空間內的線性和角加速度的同時測量方面仍存在技術挑戰。針對這一問題，本專利技術提出了一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，通過模擬人耳內半規管的結構與傳感原理，使用摩擦納米發電機技術實現了在三維空間內高靈敏度的線性和角加速度同時測量，填補了現有技術的空白。
2、本專利技術的技術方案如下：
3、一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，包括由x-y摩擦電直線加速度傳感器和x-y摩擦電角度加速度傳感器構成的x-y線-角加速度傳感器模塊，由x-z摩擦電直線加速度傳感器和x-z摩擦電角
4、每種線-角加速度傳感器模塊的直線加速度傳感器與角度加速度傳感器之間通過帶有摩擦電人工傳感纖維的人工壺腹嵴連接，并分別設計有角度加速度傳感器注水口和直線加速度傳感器注水口；以上三個模塊通過直線加速度上的特殊凹槽以笛卡爾坐標軸方式排列集成形成三維傳感器。
5、進一步地，所述的x-y摩擦電直線加速度傳感器包含一個用于存儲液體的圓柱型管道以及管道兩端的與之匹配的人工壺腹嵴，其中兩端的人工壺腹嵴內插入基于摩擦納米發電機原理的仿生人耳半規管內感觸神經纖維制造的人工傳感纖維；直線加速度傳感器在做變速運動時，管道內的液體流動進而沖擊人工傳感纖維發生擺動，產生包含變速運動信息的摩擦電信號，通過解耦摩擦電信號獲得線加速度信息。
6、進一步地，所述的x-y摩擦電角度加速度傳感器，包含一個用于存儲液體的圓環型管道以及管道兩端的與之匹配的人工壺腹嵴，其中兩端的人工壺腹嵴內插入基于摩擦納米發電機原理的仿生人耳半規管內感觸神經纖維制造的人工傳感纖維；角度加速度傳感器在做旋轉運動時，管道內的液體流動進而沖擊人工傳感纖維發生擺動，產生包含變角度信息的摩擦電信號，通過解耦摩擦電信號獲得角加速度信息。
7、進一步地，所述人工壺腹嵴結構包含兩個由中間隔板隔開的腔體，一個腔體與直線加速度傳感器的圓柱型管道連接，另一個腔體與角度加速度傳感器的圓環型管道連接；每個線-角加速度傳感器模塊包含兩個人工壺腹嵴a和b，所述的人工壺腹嵴的兩個腔體內均設計有三個孔洞可插入三根人工傳感纖維。
8、進一步地，所述的人工壺腹嵴采用pla材料經3d打印制造而成，并在兩端預設有連接圓柱型管道與圓環型管道的連接結構。
9、進一步地，所述人工壺腹嵴a中所使用的人工傳感纖維由ecoflex?00-30包裹柔性銅絲組成，銅絲線線徑為0.5mm，人工壺腹嵴b中所使用的人工傳感纖維由pdms?sylgard184包裹柔性銅絲組成，銅絲線線徑為0.5mm。
10、進一步地，所述的圓柱型管道采用pla材料經3d打印制造而成，并在兩端預設有連接人工壺腹嵴的連接結構以及注水孔，同時在圓柱表面預設有凹槽以方便使用多個傳感器集成安裝。
11、進一步地，三個模塊通過所述凹槽以笛卡爾坐標軸方式排列集成形成三維傳感器，進而可以實現三維的線-角加速度傳感以及加速度的方向傳感。
12、進一步地，注入在所述圓柱型管道和圓環型管道里的液體為鹽水，濃度為0.5mol/l。
13、基于本專利技術制造的加速度傳感設備具有以下有益效果：
14、1.?高靈敏度和多功能性：本專利技術利用人耳半規管感知加速度的機理，使用摩擦電技術進行仿生設計，可以同時實現線加速度和角加速度的感知。
15、2.?結構簡單、易于制造和組裝：本專利技術的裝置結構簡單，通過特殊設計使得各個部件之間易于制造和組裝，降低了生產成本，具有廣泛的應用前景。
16、3.?可擴展性強：本專利技術的設計思路和制造方法可以根據具體需求進行擴展和優化，本專利技術中所述的一維線-角加速度傳感器適用于不同領域的加速度應用場合，同時可以根據場景構建二維，三維復合結構使用。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，其特征在于，包括由x-y摩擦電直線加速度傳感器（1）和x-y摩擦電角度加速度傳感器（2）構成的x-y線-角加速度傳感器模塊；由x-z摩擦電直線加速度傳感器（3）和x-z摩擦電角度加速度傳感器（4）構成的x-z線-角加速度傳感器模塊；以及由y-z摩擦電直線加速度傳感器（5）和y-z摩擦電角度加速度傳感器（6）構成的y-z線-角加速度傳感器模塊；
2.根據權利要求1所述的一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，其特征在于，所述的x-y摩擦電直線加速度傳感器（1）包含一個用于存儲液體的圓柱型管道以及管道兩端的與之匹配的人工壺腹嵴（7），其中兩端的人工壺腹嵴內插入基于摩擦納米發電機原理的仿生人耳半規管內感觸神經纖維制造的人工傳感纖維；直線加速度傳感器在做變速運動時，管道內的液體流動進而沖擊人工傳感纖維發生擺動，產生包含變速運動信息的摩擦電信號，通過解耦摩擦電信號獲得線加速度信息。
3.根據權利要求1所述的一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，其特征在于，所述的x-y摩擦電角度加速度傳感器（
4.根據權利要2或3所述的一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，其特征在于，所述人工壺腹嵴（7）結構包含兩個由中間隔板隔開的腔體，一個腔體與直線加速度傳感器的圓柱型管道連接，另一個腔體與角度加速度傳感器的圓環型管道連接；每個線-角加速度傳感器模塊包含兩個人工壺腹嵴a和b，所述的人工壺腹嵴（7）的兩個腔體內均設計有三個孔洞可插入三根人工傳感纖維。
5.根據權利要求4所述的一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，其特征在于，所述的人工壺腹嵴（7）采用PLA材料經3D打印制造而成，并在兩端預設有連接圓柱型管道與圓環型管道的連接結構。
6.根據權利要求4所述的一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，其特征在于，所述人工壺腹嵴a中所使用的人工傳感纖維由Ecoflex?00-30包裹柔性銅絲組成，銅絲線線徑為0.5mm，人工壺腹嵴b中所使用的人工傳感纖維由PDMS?Sylgard?184包裹柔性銅絲組成，銅絲線線徑為0.5mm。
7.根據權利要求4所述的一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，其特征在于，所述的圓柱型管道采用PLA材料經3D打印制造而成，并在兩端預設有連接人工壺腹嵴的連接結構以及注水孔，同時在圓柱表面預設有凹槽以方便使用多個傳感器集成安裝。
8.根據權利要求7所述的一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，其特征在于，三個模塊通過所述凹槽以笛卡爾坐標軸方式排列集成形成三維傳感器，進而可以實現三維的線-角加速度傳感以及加速度的方向傳感。
9.根據權利要求5所述的一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，其特征在于，注入在所述圓柱型管道和圓環型管道里的液體為鹽水，濃度為0.5mol/L。
...【技術特征摘要】
1.一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，其特征在于，包括由x-y摩擦電直線加速度傳感器（1）和x-y摩擦電角度加速度傳感器（2）構成的x-y線-角加速度傳感器模塊；由x-z摩擦電直線加速度傳感器（3）和x-z摩擦電角度加速度傳感器（4）構成的x-z線-角加速度傳感器模塊；以及由y-z摩擦電直線加速度傳感器（5）和y-z摩擦電角度加速度傳感器（6）構成的y-z線-角加速度傳感器模塊；
2.根據權利要求1所述的一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，其特征在于，所述的x-y摩擦電直線加速度傳感器（1）包含一個用于存儲液體的圓柱型管道以及管道兩端的與之匹配的人工壺腹嵴（7），其中兩端的人工壺腹嵴內插入基于摩擦納米發電機原理的仿生人耳半規管內感觸神經纖維制造的人工傳感纖維；直線加速度傳感器在做變速運動時，管道內的液體流動進而沖擊人工傳感纖維發生擺動，產生包含變速運動信息的摩擦電信號，通過解耦摩擦電信號獲得線加速度信息。
3.根據權利要求1所述的一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，其特征在于，所述的x-y摩擦電角度加速度傳感器（2），包含一個用于存儲液體的圓環型管道以及管道兩端的與之匹配的人工壺腹嵴（7），其中兩端的人工壺腹嵴內插入基于摩擦納米發電機原理的仿生人耳半規管內感觸神經纖維制造的人工傳感纖維；角度加速度傳感器在做旋轉運動時，管道內的液體流動進而沖擊人工傳感纖維發生擺動，產生包含變角度信息的摩擦電信號，通過解耦摩擦電信號獲得角加速度信息。
4.根據權利要2或3所述的一種基于摩擦電的仿生半規管三維線-角加速度傳感器，其特征在于，所述人工壺...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張泉，譚珍珍，
申請(專利權)人：南通振控智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。