柔性传感器及柔性信号检测装置转让专利

申请号 : CN201810744439.3

文献号 : CN109059748B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 冯雪刘鑫陈毅豪

申请人 : 清华大学

摘要 :

本公开涉及一种柔性传感器及柔性信号检测装置。包括:应变传感器件,用于根据被检测对象的待测部位的形变得到第一信号;光学传感器件,用于根据被检测对象的待测部位的形变得到第二信号;柔性衬底,用于承载应变传感器件和光学传感器件,且能够与被检测对象的待测部位的表面贴合,以使柔性传感器贴合在被检测对象的待测部位的表面上,应变传感器件、光学传感器件和柔性衬底均由柔性材料制成。本公开的柔性传感器集成有应变传感器件和光学传感器件,可以实时、动态的采集被检测对象的待测部位在平面的应变数据以及正交方向的曲率变化数据,能更加精确的反应待测部位的形变信号。

权利要求 :

1.一种柔性传感器,其特征在于,包括:

应变传感器件,用于根据被检测对象的待测部位的形变得到第一信号,其中,所述第一信号用于反应所述被检测对象的待测部位的表面的应变的变化状态;

光学传感器件,用于根据所述被检测对象的待测部位的形变得到第二信号,其中,所述第二信号用于反应所述被检测对象的待测部位的表面的曲率变化状态;

柔性衬底,用于承载所述应变传感器件和所述光学传感器件,且能够与所述被检测对象的待测部位的表面贴合并随所述待测部位的形变而产生形变,以使所述柔性传感器贴合在所述被检测对象的待测部位的表面上并检测所述待测部位的形变,其中,所述被检测对象包括生物组织,所述柔性衬底的材料包括生物兼容薄膜;

所述应变传感器件、所述光学传感器件和所述柔性衬底均由柔性材料制成;

其中,所述应变传感器件与所述光学传感器件在所述柔性传感器中呈双层排列。

2.根据权利要求1所述的柔性传感器,其特征在于,所述应变传感器件包括多个应变检测部,分别用于检测不同方向的应变力,所述多个应变检测部为栅形结构。

3.根据权利要求2所述的柔性传感器,其特征在于,所述应变传感器件还包括分别与所述多个应变检测部连接的多条柔性引线,所述多条柔性引线为蛇形结构。

4.根据权利要求3所述的柔性传感器,其特征在于,所述应变传感器件还包括:应变感应电路,所述应变感应电路分别与各所述柔性引线连接,用于根据所述多个应变检测部的形变产生所述第一信号。

5.根据权利要求1所述的柔性传感器,其特征在于,所述光学传感器件包括多个光波导,且所述多个光波导呈正交分布。

6.根据权利要求5所述的柔性传感器,其特征在于,所述光波导的材料包括: SU-8。

7.根据权利要求1所述的柔性传感器,其特征在于,所述柔性传感器还包括:柔性封装膜,用于封装所述应变传感器件和所述光学传感器件。

8.一种柔性信号检测装置,其特征在于,包括:

如权利要求1至7中任意一项所述的柔性传感器,用于根据被检测对象的待测部位的形变得到第一信号和第二信号;

信号处理模块,用于对所述第一信号和所述第二信号分别进行处理得到第三信号和第四信号;

信号发射模块,用于与终端设备进行无线通信,将所述第三信号和所述第四信号发送至所述终端设备,以使所述终端设备根据所述第三信号和所述第四信号确定所述检测对象的形变特征;

柔性基底,用于承载所述信号处理模块和所述信号发射模块,且与所述检测对象的待测部位的表面贴合,以使所述信号处理模块和所述信号发射模块贴合在所述检测对象的待测部位的表面上。

9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述信号处理模块包括:信号补偿电路,用于对所述第一信号进行信号补偿获得补偿后的第一信号;

模数转换电路,用于对所述补偿后的第一信号和所述第二信号分别进行模数转换,得到所述第三信号和所述第四信号。

10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述信号处理模块还包括:滤波电路,用于滤除所述第三信号和所述第四信号的噪音;

信号增强电路,用于增强所述第三信号和所述第四信号的信号强度。

说明书 :

柔性传感器及柔性信号检测装置

技术领域

[0001] 本公开涉及半导体技术领域,尤其涉及一种柔性传感器及柔性信号检测装置。

背景技术

[0002] 传感器的结构通常可分为信号感应层,信号转化层和信号传输层等。信号感应层通过结构、电学化学反应等过程对该传感器要测量的信号进行对应的响应;信号转化层的作用为将不同的测量响应信号转化为电路可以测量的电学信号。随着科技的发展,人们在采用电子器件测量人体信号的过程中,常常需要使用不同类型的传感器。传感器根据测量信号的不同可以分为力学、电学、热学、光学、磁学等类型,不同的传感器的测量方法不同,其对应的信号采集和处理方法也不同,这对电子器件的设计提出了挑战。

发明内容

[0003] 有鉴于此,本公开提出了一种柔性传感器及柔性信号检测装置。
[0004] 根据本公开的一方面,提供了一种柔性传感器,包括:
[0005] 应变传感器件,用于根据被检测对象的待测部位的形变得到第一信号;
[0006] 光学传感器件,用于根据所述被检测对象的待测部位的形变得到第二信号;
[0007] 柔性衬底,用于承载所述应变传感器件和所述光学传感器件,且能够与所述被检测对象的待测部位的表面贴合,以使所述柔性传感器贴合在所述被检测对象的待测部位的表面上,
[0008] 所述应变传感器件、所述光学传感器件和所述柔性衬底均由柔性材料制成。
[0009] 在一种可能的实现方式中,所述应变传感器件包括多个应变检测部,分别用于检测不同方向的应变力,所述多个应变检测部为栅形结构。
[0010] 在一种可能的实现方式中,所述应变传感器件还包括分别与所述多个应变检测部连接的多条柔性引线,所述多条柔性引线为蛇形结构。
[0011] 在一种可能的实现方式中,所述应变传感器件还包括:
[0012] 应变感应电路,所述应变感应电路分别与各所述柔性引线连接,用于根据所述应变检测部的形变产生所述第一信号。
[0013] 在一种可能的实现方式中,所述光学传感器件包括多个光波导,且所述多个光波导呈正交分布。
[0014] 在一种可能的实现方式中,所述光波导的材料包括:SU-8。
[0015] 在一种可能的实现方式中,所述柔性传感器还包括:
[0016] 柔性封装膜,用于封装所述应变传感器件和所述光学传感器件。
[0017] 根据本公开的另一方面,提供了一种柔性信号检测装置,包括:
[0018] 如权利要求1至7所述的柔性传感器,用于根据被检测对象的待测部位的形变得到第一信号和第二信号;
[0019] 信号处理模块,用于对所述第一信号和所述第二信号分别进行处理得到第三信号和第四信号;
[0020] 信号发射模块,用于与终端设备进行无线通信,将所述第三信号和所述第四信号发送至所述终端设备,以使所述终端设备根据所述第三信号和所述第四信号确定所述检测对象的形变特征;
[0021] 柔性基底,用于承载所述信号处理模块和所述信号发射模块,且与所述检测对象的待测部位的表面贴合,以使所述信号处理模块和所述信号发射模块贴合在所述检测对象的待测部位的表面上。
[0022] 在一种可能的实现方式中,所述信号处理模块包括:
[0023] 信号补偿电路,用于对所述第一信号进行信号补偿获得补偿后的第一信号;
[0024] 模数转换电路,用于对所述补偿后的第一信号和所述第二信号分别进行模数转换,得到所述第三信号和所述第四信号。
[0025] 在一种可能的实现方式中,所述信号处理模块还包括:
[0026] 滤波电路,用于滤除所述第三信号和所述第四信号的噪音;
[0027] 信号增强电路,用于增强所述第三信号和所述第四信号的信号强度。
[0028] 本公开的柔性传感器集成有应变传感器件和光学传感器件,可以实时、动态的采集被检测对象的待测部位的表面的应变数据和曲率变化数据,能更加精确的反应待测部位的形变状态。
[0029] 根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明,本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

[0030] 包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面,并且用于解释本公开的原理。
[0031] 图1是根据一示例性实施例示出的一种柔性传感器的结构示意图。
[0032] 图2是根据一示例性实施例示出的一种柔性传感器的结构示意图。
[0033] 图3是根据一示例性实施例示出的一种柔性信号检测装置的结构示意图。
[0034] 图4a是一应用示例中柔性信号检测装置使用状态示意图。
[0035] 图4b是一应用示例中惠斯通电桥的结构示意图。

具体实施方式

[0036] 以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
[0037] 在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0038] 另外,为了更好的说明本公开,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本公开同样可以实施。在一些实例中,对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述,以便于凸显本公开的主旨。
[0039] 图1是根据一示例性实施例示出的一种柔性传感器的结构示意图。如图1所示,柔性传感器100包括:
[0040] 应变传感器件101,用于根据被检测对象的待测部位的形变得到第一信号;
[0041] 光学传感器件102,用于根据所述被检测对象的待测部位的形变得到第二信号;
[0042] 柔性衬底103,用于承载所述应变传感器件101和所述光学传感器件102,且能够与所述被检测对象的待测部位的表面贴合,以使所述柔性传感器100贴合在所述被检测对象的待测部位的表面上。
[0043] 所述应变传感器件101、所述光学传感器件102和所述柔性衬底103均由柔性材料制成。
[0044] 在本示例中,检测对象可以为生物组织(例如可以为人体、植物等)也可以为非生物组织(例如拥有复杂表面的材料等),在此不做限定。
[0045] 在一种可能的实现方式中,第一信号可以用来反应待测部位的表面的应变的变化状态。第二信号可以用来反应待测部位的表面的曲率变化状态。
[0046] 本公开的柔性传感器集成有应变传感器件和光学传感器件,可以实时、动态的采集被检测对象的待测部位的表面的应变数据和曲率变化数据,能更加精确的反应待测部位的形变状态。此外,本公开的应变传感器件、光学传感器件和柔性衬底均由柔性材料制成,使柔性传感器具有很强的亲肤性,最大限度降低测量的影响,并能够有效将待测部位的应变传递上来,有利于柔性传感器采集到更精确的形变数据。
[0047] 作为本实施例的一个示例,如图1所示,所述应变传感器件101可以包括多个应变检测部1011,分别用于检测不同方向的应变力,扩大了应变传感器件101的检测范围。每个应变检测部1011可以为类似箔式应变片(一种薄的金属箔栅)的栅形结构。由于应变检测部1011的厚度很小,待测部位的微小形变即可导致应变检测部1011的栅形结构发生形变,进而使得应变检测部1011的电阻发生变化。通常情况下,应变检测部1011形变越大则应变检测部1011的电阻变化越大,应变检测部1011的电阻的变化值和待测部位的应变值可为正相关,例如电阻的变化值和待测部位的应变值成正比。由此,应变传感器件101可以具有高灵敏度、高线性度,极短的响应时间。
[0048] 作为本实施例的另一个示例,所述应变传感器件还可以包括:应变感应电路,所述应变感应电路分别与各所述柔性引线连接,用于根据所述应变检测部的形变产生第一信号。例如,若应变传感器包括三个检测方向分别为0°、45°、90°的应变检测部,且应变感应电路为多通道电阻测量仪,则多通道电阻测量仪可以分别采集三个应变检测部的电阻变化数据得到三个第一信号。
[0049] 作为本实施例的另一个示例,如图1所示,所述应变传感器件101还可以包括分别与所述多个应变检测部1011连接的多条柔性引线1012,所述多条柔性引线1012为蛇形结构。这样可以使柔性引线1012既具有可延展性,又可以防止柔性引线1012部分变形引起的应变传感器件101的信号变化,进一步增加了应变传感器件101的检测精度。
[0050] 在一种可能的实现方式中应变检测部和柔性引线可以由金属薄膜经过光刻及刻蚀制成(例如,金属薄膜的材料可以为金、铜或其他合金,在此不做限定)。
[0051] 作为本实施例的一个示例,所述光学传感器件102可以包括多个光波导1021,且所述多个光波导1021呈正交分布。此外,该光学传感器还可以包括激光发射器1022和光电探测器1023。
[0052] 例如,如图1所示,光学传感器件102可以包括两个互相垂直的光波导1021。该激光发射器1022可以分别正对两个光波导1021的一端的截面各发射一束激光射线。在正对两个光波导1021另一段的截面的位置各集成一个用于光信号的接收和处理的光电探测器1023。这样,激光发射器1022、光波导1021和光电探测器1023构成光学传感器件102。利用光在光波导1021中全反射的特性,通过光电探测器1023采集光波导1021的另一段的截面的光的强度信号,可以产生出用来反应待测部位表面曲率的变化状态的第二信号。
[0053] 在一种可能的实现方式中,所述光波导的材料可以包括:SU-8。本公开中的SU-8既可以作为近紫外光负性光刻胶,也可以作为光纤材料。
[0054] 本公开的应变传感器件、光学传感器件采用双层排列的结构,避免了信号之间的相互干扰,同时该结构节省了空间,提高了柔性传感器的面内集成度。
[0055] 作为本实施例的一个示例,柔性衬底103的材料可以包括生物兼容薄膜,用于承载所述应变传感器件101和所述光学传感器件102。同时,柔性衬底103的下表面具有粘结层。粘结层可以使用高粘度的生物胶制成,能够直接与皮肤表面很好的粘接且不会引起皮肤的过敏反应。这样,柔性衬底103可以紧密的随待测部位的形变而产生形变,有效的将待测部位的应变传递至应变传感器件101和光学传感器件102,以使应变传感器件101和光学传感器件102根据待测部位的形变分别得到第一信号和第二信号。
[0056] 图2是根据一示例性实施例示出的一种柔性传感器的结构示意图。如图2所示,所述柔性传感器100还包括:柔性封装膜104,用于封装所述应变传感器件101和所述光学传感器件102。其中,柔性封装膜104的材料可以包括生物兼容性膜,柔性封装膜104起到封装薄膜的作用,将整体柔性传感器100包裹起来,保护柔性传感器100的电子元件不受外界因素的影响,防水防尘,还可以减少弯曲变形载荷下柔性传感器100的功能元件所受到的应力应变的影响。
[0057] 图3是根据一示例性实施例示出的一种柔性信号检测装置的结构示意图。如图3所示,该柔性信号检测装置可以包括:
[0058] 柔性传感器100,与信号处理模块200连接,用于根据被检测对象的待测部位的形变得到第一信号和第二信号;信号处理模块200,与信号发射模块300连接,用于对所述第一信号和所述第二信号分别进行处理得到第三信号和第四信号;信号发射模块300,用于与终端设备进行无线通信,将第三信号和第四信号发送至所述终端设备,以使所述终端设备根据所述第三信号和所述第四信号确定所述检测对象的形变特征;柔性基底400,用于承载所述信号处理模块200和所述信号发射模块300,且与所述检测对象的待测部位的表面贴合,以使所述信号处理模块200和所述信号发射模块300贴合在所述检测对象的待测部位的表面上。
[0059] 在一种可能的实现方式中,本公开信号发射模块300可以是采用(Bluetooth)、IrDA(Infrared Data Association,红外线连接)、Wi-Fi(Wireless-Fidelity,无线保真)或移动通信网络等无线通信标准与终端设备进行无线通信,在此不做限定。
[0060] 在一种可能的实现方式中,本公开的无线终端可以包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑和台式电脑等终端设备,在此不做限定。
[0061] 在一种可能的实现方式中,本公开的柔性基底400的材料可以包括生物兼容薄膜,用于承载所述信号处理模块200和信号发射模块300。同时,柔性基底400的下表面具有粘结层。粘结层可以使用高粘度的生物胶制成,能够直接与皮肤表面很好的粘接且不会引起皮肤的过敏反应。以使信号处理模块200和信号发射模块300贴合在检测对象的待测部位的表面上。
[0062] 需要说明的是,本公开的柔性基底与柔性衬底之间可以相互连接也可以相互分离,在此不做限定。
[0063] 本公开的柔性信号检测装置可以通过信号处理模块、信号发射模块对柔性传感器采集得到的信号进行处理和发射,实现对力电信号和光电信号的高频测量和无线传输,不会过多的限制被检测对象的活动,并且柔性基底和柔性传感器可以与被检测对象良好贴合,有利于柔性信号检测装置采集各种复杂表面的形变数据,并能够使被检测对象较少产生异物感,有利于长时间采集被测对象的待测部位的形变情况,使得终端设备获取更充足的测量数据以进行更精确的分析。
[0064] 作为本实施例的一个示例,如图3所示,信号处理模块200可以包括信号补偿电路201和模数转换电路202。柔性传感器100可以包括应变传感器件101和光学传感器件102,其中,应变传感器件101还可以包括应变检测部1011、柔性引线1012和应变感应电路105。如图
3所示,应变检测部1011可以通过柔性引线1012与应变感应电路105连接,应变感应电路105可以根据应变检测部1011的形变产生第一信号。信号补偿电路201可以与应变感应电路105连接,用于接收应变感应电路105产生的第一信号,并对第一信号进行信号补偿获得补偿后的第一信号。例如,该信号补偿电路可以为包括测温电阻在内的测温电路和分析电路,可以根据该测温电阻的阻值借助分析电路排除由温度引起的阻值变化,进而防止环境温度对应变传感器件的检测数据带来的信号漂移,进一步提高应变传感器件的检测精度。
[0065] 作为本实施例的一个示例,如图3所示,模数转换电路202可以为多通道模数转换器,模数转换电路202分别与应变感应电路105和光学传感器件102连接,可以对补偿后的第一信号(模拟信号)进行模数转换形成第三信号(数字信号),并对光学传感器件102产生的第二信号(模拟信号)进行模数转换形成第四信号(数字信号)。
[0066] 信号发射模块300可以与模数转换电路202连接,通过信号发射模块300将所述第三信号和所述第四信号发送至所述终端设备,以使所述终端设备根据所述第三信号和所述第四信号确定所述被检测对象的待测部位的形变特征。
[0067] 作为本实施例的另一个示例,如图3所示,所述信号处理模块200还可以包括:滤波电路203和信号增强电路204。
[0068] 滤波电路203可以为多通道滤波电路,滤波电路203可以与模数转换电路202连接,用于滤除所述第三信号和所述第四信号的噪音以得到滤波后的第三信号和滤波后的第四信号。由此排除环境噪声,能更加精确的反应待测部位表面的形变状态。
[0069] 信号增强电路204可以与滤波电路203连接,用于增强滤波后的第三信号和滤波后的第四信号的信号强度,得到增强后的第三信号和增强后的第四信号,有利于信号发射的发射和接收。
[0070] 信号发射模块300可以为无线发射电路,信号发射模块300可以与滤波电路203连接,通过信号发射模块300将增强后的第三信号和增强后的第四信号发送至所述终端设备,以使终端设备根据增强后的第三信号和增强后的第四信号确定所述检测对象的形变特征。
[0071] 在一种应用示例中,以利用柔性信号检测装置对被测动物进行检测为例,包括以下步骤:
[0072] 图4a是一应用示例中柔性信号检测装置使用状态示意图。如图4a所示,该柔性信号检测装置可以包括:柔性传感器100、信号处理模块200、信号存储模块500、信号发射模块300和柔性基底400。其中,柔性传感器100可以包括应变传感器件101、光学传感器件102和柔性衬底103。信号处理模块200可以包括信号补偿电路201、模数转换电路202、滤波电路
203和信号增强电路204。
[0073] 如图4a所示,应变传感器件101可以包括三个栅形结构的应变检测部1011以及分别与应变检测部1011连接的蛇形结构的柔性引线1012。三个应变检测部1011的检测方向分别为0°、45°、90°,应变传感器件101可以通过标准的MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统)制作工艺对预先溅射在柔性衬底103上的金属层进行光刻和刻蚀一体成型。
[0074] 光学传感器件102由两个互相垂直的光波导1021(也可以称为光纤条带)、激光发射器1022和光电探测器1023组成。制作光波导1021时,可以在柔性衬底103和应变传感器件101上旋涂形成SU-8薄膜,利用SU-8既可以作为光刻胶,也可以作为光纤材料的特性,通过SU-8的图形化工艺对SU-8进行光刻形成两个互相垂直的SU-8光波导1021。可以在两个光波导1021的中轴线交汇处集成激光发射器1022作为光源,该激光发射器1022可以分别正对两个光波导1021的一端的截面各发射一束激光射线。在正对两个光波导1021另一段的截面的位置各集成一个用于光信号的接收和处理的光电探测器1023。这样,激光发射器1022、光波导1021和光电探测器1023构成光学传感器件102。由于光波导1021、激光发射器1022和光电探测器1023可以通过导线相分离的集成在柔性衬底103上,因此这种可延展的分形结构来实现了光学传感器件102的可延展性。制备好的光学传感器件102可以测定待测部位表面在两个正交方向的曲率变化。上述柔性传感器100的结构,采用立体多层结构,避免了信号之间的相互干扰,同时该结构节省了空间,提高了柔性传感器100的面内集成度。
[0075] 柔性衬底103起到承载所述应变传感器件101和所述光学传感器件102作用,同时,该柔性衬底103的下表面具有粘结层,直接与皮肤表面接触,粘结层可以由高粘度的生物胶制成,能够有效和皮肤粘接的同时不会引起皮肤的过敏反应。此外,柔性衬底103与应变传感器件101和光学传感器件102直接相连,可以有效的将待测部位产生的应变传递至应变传感器件101和光学传感器件102,以使应变传感器件101和光学传感器件102有效采集得到应变信号。
[0076] 在一种可能的实现方式中,如图2所示,柔性传感器100还可以包括柔性封装膜,柔性封装膜可以将应变传感器件101和所述光学传感器件102整体覆盖并包裹起来,起到封装应变传感器件101和所述光学传感器件102的作用,保护电子元件不受外界因素的影响;同时,因为柔性传感器100中,柔性衬底103、应变传感器件101和所述光学传感器件102和柔性封装膜构成了多层结构,应变传感器件101和所述光学传感器件102被放置在柔性传感器100的整体结构的力学中性层上,这样可以减少弯曲变形载荷下应变传感器件101和所述光学传感器件102等功能元件所受到的应力应变。
[0077] 柔性衬底、柔性基底和柔性封装膜的材料可以采用生物兼容薄膜,该生物兼容薄膜包括但不限于具有多孔微结构的聚合物薄膜或生物半透膜,其特征为膜上具有直径从几百纳米到几十微米不等的非贯穿孔,氧气、水蒸气可以通过,而液态水、细菌无法通过,因此,此类薄膜兼具透气和防水的功能。在对生物体进行检测时,防止被检测对象发生过敏等不良反应,更有利于被检测对象接收检测。
[0078] 如图4a所示,柔性传感器100的柔性衬底103可以与柔性基底400相分离,柔性传感器100可贴合在被测动物的待测部位。承载有信号处理模块200、信号存储模块500和信号发射模块300等元件的柔性基底400可贴合在被测动物的其他部位。信号处理模块200可以通过柔性排线与柔性传感器100连接。这样,可以有效减轻信号处理模块200、信号存储模块和信号发射模块300对柔性传感器100的影响,且这样的分形结构设计也可以较少阻碍被测动物的活动,有利于测量的进行。同时,应变传感器件101中的应变感应电路105也可以设置在柔性基底400上,由此避免应变感应电路105对柔性衬底103带来的影响,有利于应变传感器件101采集到更精确的数据。
[0079] 在一种可能的实现方式中,应变感应电路105可以包括三个惠斯通电桥(图中未示出),每个应变检测部1011可以通过蛇形结构的柔性引线1012分别连接一个惠斯通电桥。图4b是一应用示例中惠斯通电桥的结构示意图。如图4b所示,应变检测部1011可以与电压探测器1013、已知电阻值的电阻片1014并联。在应变检测部1011相应于待测部位的形变而产生电阻变化的情况下,根据惠斯通电桥的原理,将测得电压探测器1013处的电压和外接电源1015的电压作比可以得到应变检测部1011处的电压值,应变感应电路由此产生三个第一信号,该三个第一信号可以分别反应待测部位的表面0°、45°、90°方向形变。
[0080] 信号补偿电路201可以与应变感应电路连接,可以分别对三个第一信号进行信号补偿获得三个补偿后的第一信号。该信号补偿电路201可以为包括测温电阻在内的多通道测温电路和分析电路,可以根据该测温电阻的阻值借助分析电路排除由温度引起的阻值变化对应变传感器件101的检测数据带来的信号漂移,进一步提高应变传感器件101的检测精度。
[0081] 模数转换电路202可以是多通道模数转换电路,用于将模拟信号(例如,第一信号和第二信号)转换为数字信号(例如,第三信号和第四信号)。模数转换电路202分别与信号补偿电路201和光学传感器件102中光电探测器1023连接,可以分别将三个补偿后的第一信号和二个第二信号转换为三个第三信号和二个第四信号。
[0082] 滤波电路203可以与模数转换电路202连接,可以分别对三个第三信号和二个第四信号进行滤波处理,将信号中外界其他因素引入的噪声信号和低频信号滤去得到三个滤波后的第三信号和二个滤波后的第四信号。例如,如果测量被测动物肠部的运动情况,则需要去掉被测动物心跳和运动等规律频率的信号产生的干扰,得到单纯的被测动物的肠部运动信号。
[0083] 信号增强电路204可以与滤波电路203连接。信号增强电路204可以对该三个滤波后的第三信号和二个滤波后的第四信号进行幅值的放大,得到三个增强后的第三信号和二个增强后的第四信号,便于后续的信号处理和传输。
[0084] 信号存储模块500可以与信号增强电路204电性连接。用于存储该三个增强后的第三信号和二个增强后的第四信号,以防止信号传输等故障引起的信号丢失。
[0085] 信号发射模块300可以与信号存储模块电性连接。通过信号发射模块300(例如可以是蓝牙模块)将三个增强后的第三信号和二个增强后的第四信号发送至所述终端设备(例如笔记本电脑或智能手机等),以使终端设备根据增强后的第三信号和增强后的第四信号确定所述检测对象的形变特征。
[0086] 本公开的柔性信号采集装置可以实现实时、动态、多通道的采集,采集到的数据经过放大电路放大,之后进行滤波处理,排除环境噪声,能更加精确的反应所测表面的形变信号,将所测位置的全部形变信息(待测部位表面的应变状态、正交方向的曲率变化)储存起来,通过计算机进行后续的分析和计算。本公开通过直接通过大范围光刻使得具有复杂双层结构的应变传感器件和光学传感器件一次成型,免去了后续集成器件的繁琐工序和误差,提高了柔性传感器的制备效率。应变传感器件、光学传感器件采用双层排列的结构,避免了信号之间的相互干扰,同时该结构节省了空间,提高了柔性传感器的面内集成度。此外,本公开的柔性传感器和柔性基底均由柔性材料制成,使柔性传感器具有很强的亲肤性,最大限度降低测量的影响,并能够有效将待测部位的应变传递上来,有利于柔性传感器采集到更精确的形变数据。
[0087] 以上已经描述了本公开的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。