本發(fā)明屬于傳感器，具體涉及一種壓力-溫度梯度耦合傳感器，及該傳感器的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測、航空航天等領(lǐng)域，常常需要同時測量壓力和溫度梯度。傳統(tǒng)的壓力傳感器和溫度傳感器通常是獨立的，需要分別安裝和使用，這不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，而且難以準確地測量壓力和溫度梯度的耦合關(guān)系。

2、壓力-溫度梯度耦合傳感器，又稱為雙模態(tài)觸覺傳感器，是一種能夠同時檢測和區(qū)分壓力與溫度變化的先進傳感設(shè)備。這種傳感器主要基于兩種傳感機制：壓阻效應(yīng)和熱電效應(yīng)，通過結(jié)合這兩種效應(yīng)，傳感器可以獨立地檢測壓力和溫度的變化。

3、壓力-溫度梯度耦合傳感器在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，因此，開發(fā)一種能夠同時準確測量壓力和溫度梯度的耦合傳感器具有重要的現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種壓力-溫度梯度耦合傳感器及其應(yīng)用，該傳感器能夠同時準確測量壓力和溫度梯度，具有高精度、高穩(wěn)定性、響應(yīng)速度快等優(yōu)點。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決。

3、一種壓力-溫度梯度耦合傳感器，包括：外殼，所述外殼提供氣密及隔熱功能；管狀陽極導(dǎo)線，其設(shè)于外殼中，其為開口的管狀結(jié)構(gòu)，管狀結(jié)構(gòu)具有內(nèi)腔；多頭柔性陰極導(dǎo)線，其設(shè)于外殼中且設(shè)于所述管狀陽極導(dǎo)線的內(nèi)腔中；電源及信號線，其連接所述管狀陽極導(dǎo)線和所述多頭柔性陰極導(dǎo)線，并引出至外殼的外部；壓力敏感彈性薄膜，其置于外殼中，呈充氣鼓起狀態(tài)；溫度敏感彈性網(wǎng)繩，其包覆在壓力敏感彈性薄膜上；所述壓力敏感彈性薄膜和溫度敏感彈性網(wǎng)繩作為整體置于多頭柔性陰極導(dǎo)線所構(gòu)成的籠狀結(jié)構(gòu)中；所述多頭柔性陰極導(dǎo)線與溫度敏感彈性網(wǎng)繩之間具有連接點，所述多頭柔性陰極導(dǎo)線與壓力敏感彈性薄膜之間具有連接點；換能元件，其處于所述外殼中的部分連接所述壓力敏感彈性薄膜和溫度敏感彈性網(wǎng)繩；其處于所述外殼外的部分用于感知外界的壓力和溫度信號，并因引起所述壓力敏感彈性薄膜和溫度敏感彈性網(wǎng)繩的狀態(tài)變化。

4、一種優(yōu)選的實施方式中，所述外殼上設(shè)有內(nèi)部壓強調(diào)節(jié)閥，用于調(diào)節(jié)傳感器內(nèi)部的壓力。

5、一種優(yōu)選的實施方式中，所述多頭柔性陰極導(dǎo)線的數(shù)量為6~8根，所述多頭柔性陰極導(dǎo)線的端部通過阻尼圓環(huán)可轉(zhuǎn)動的安裝在開孔圓盤上，能夠根據(jù)述壓力敏感彈性薄膜和溫度敏感彈性網(wǎng)繩的狀態(tài)變化，靈活的進行轉(zhuǎn)動，引起電信號的變化，提高檢測靈敏度。

6、一種優(yōu)選的實施方式中，所述溫度敏感彈性網(wǎng)繩具有蜘蛛網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

7、一種優(yōu)選的實施方式中，所述換能元件的中心為雙向溢流閥，所述雙向溢流閥的內(nèi)側(cè)被所述壓力敏感彈性薄膜包裹；所述換能元件的外圈設(shè)有導(dǎo)熱環(huán)，所述導(dǎo)熱環(huán)的內(nèi)側(cè)與所述溫度敏感彈性網(wǎng)繩相連，外側(cè)與環(huán)境直接接觸。

8、本申請中的壓力-溫度梯度耦合傳感器，可以應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域、石油和天然氣開采領(lǐng)域、新能源領(lǐng)域、汽車工業(yè)領(lǐng)域、生物實驗研究領(lǐng)域。

9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：（1）能夠同時準確測量壓力和溫度梯度，具有高精度、高穩(wěn)定性、響應(yīng)速度快等優(yōu)點；（2）結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，便于安裝和使用；（3）采用氣密隔熱外殼，能夠有效地防止外界環(huán)境對傳感器的影響，提高了傳感器的可靠性和穩(wěn)定性；（4）采用多頭柔性陰極導(dǎo)線，能夠提高傳感器的柔韌性和耐彎曲性能，適用于調(diào)整傳感器的工作范圍及其靈敏度；（5）采用內(nèi)部壓強調(diào)節(jié)閥，能夠精確地調(diào)節(jié)傳感器內(nèi)部的壓強，保證了傳感器的正常工作，并根據(jù)應(yīng)用環(huán)境需要調(diào)整內(nèi)外壓差來改變傳感器的閾值。

技術(shù)特征：

1.一種壓力-溫度梯度耦合傳感器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力-溫度梯度耦合傳感器，其特征在于，所述外殼（1）上設(shè)有內(nèi)部壓強調(diào)節(jié)閥（8）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力-溫度梯度耦合傳感器，其特征在于，所述多頭柔性陰極導(dǎo)線（4）的數(shù)量為6~8根，所述多頭柔性陰極導(dǎo)線（4）的端部通過阻尼圓環(huán)（42）可轉(zhuǎn)動的安裝在開孔圓盤（41）上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力-溫度梯度耦合傳感器，其特征在于，所述溫度敏感彈性網(wǎng)繩（5）具有蜘蛛網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力-溫度梯度耦合傳感器，其特征在于，所述換能元件（7）的中心為雙向溢流閥（9），所述雙向溢流閥（9）的內(nèi)側(cè)被所述壓力敏感彈性薄膜（6）包裹；所述換能元件（7）的外圈設(shè)有導(dǎo)熱環(huán)（11），所述導(dǎo)熱環(huán)（11）的內(nèi)側(cè)與所述溫度敏感彈性網(wǎng)繩（5）相連，所述換能元件（7）外側(cè)金屬封裝殼（10）與外殼（1）連接并與環(huán)境直接接觸。

6.權(quán)利要求1至5任一項所述的壓力-溫度梯度耦合傳感器在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用。

7.權(quán)利要求1至5任一項所述的壓力-溫度梯度耦合傳感器在石油和天然氣開采領(lǐng)域中的應(yīng)用。

8.權(quán)利要求1至5任一項所述的壓力-溫度梯度耦合傳感器在新能源領(lǐng)域中的應(yīng)用。

9.權(quán)利要求1至5任一項所述的壓力-溫度梯度耦合傳感器在汽車工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

10.權(quán)利要求1至5任一項所述的壓力-溫度梯度耦合傳感器在生物實驗研究領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開的一種壓力?溫度梯度耦合傳感器及其應(yīng)用，屬于智能機器人傳感器和柔性可穿戴電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體包括含有溫度敏感材料的網(wǎng)狀彈力線，包覆在壓力敏感材料的柔性薄膜外側(cè)，以及一個雙向溢流閥；其中，雙向溢流閥固定在柔性薄膜的入口處，網(wǎng)狀彈力線完全包覆在柔性薄膜的外部，并且其末端固定在雙向溢流閥上。本發(fā)明基于壓力敏感薄膜與溫度敏感彈力線實現(xiàn)整體的耦合變形，同時滿足壓力?溫度動態(tài)梯度變化的檢測需求；相對于傳統(tǒng)的單一變量傳感器，壓力?溫度梯度耦合傳感器通過壓力與溫度的協(xié)同耦合作用，提升了傳感器的響應(yīng)特性，并避免了多個單因素傳感器串并聯(lián)導(dǎo)致的信號不同步現(xiàn)象。

技術(shù)研發(fā)人員：韓華麗,任賢建,張黎
受保護的技術(shù)使用者：寧波九榮環(huán)?？萍加邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2