本技術(shù)屬于彎曲傳感器領(lǐng)域，具體涉及了一種基于釹鐵硼磁性薄膜的彎曲傳感器。

背景技術(shù)：

1、在人工智能技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)高速發(fā)展的當(dāng)下，可穿戴設(shè)備成為了科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)之一，其中，彎曲傳感器作為可穿戴設(shè)備的一種也受到了廣泛的關(guān)注。彎曲傳感器可以精確的檢測(cè)物體的彎曲角度，在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域還可以檢測(cè)物體彎曲角度變化情況。在實(shí)際應(yīng)用中，彎曲傳感器可以被應(yīng)用于衣物，手環(huán)等可穿戴設(shè)備中，用于檢測(cè)人體的健康狀況、監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)情況等，可以成為預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷和加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)效果的手段之一。

2、在現(xiàn)有的人機(jī)交互和智能化設(shè)備等領(lǐng)域中，手勢(shì)的識(shí)別和判定發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。手勢(shì)可以讓人機(jī)交互變得方便快捷，使人們對(duì)于機(jī)器的控制更加得心應(yīng)手，提升用戶的滿意度。

3、現(xiàn)有的通過(guò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別的方法有兩大類：基于各種可穿戴設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的手勢(shì)識(shí)別和基于視覺(jué)圖像實(shí)現(xiàn)的手勢(shì)識(shí)別?；诳纱┐髟O(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的手勢(shì)識(shí)別是通過(guò)手套等可穿戴設(shè)備通過(guò)輸出信號(hào)來(lái)采集手部動(dòng)作，經(jīng)由分析后得出手部變化，以此實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別，基于視覺(jué)圖像的手勢(shì)識(shí)別是借由攝像設(shè)備拍攝手部圖像后，通過(guò)對(duì)圖像中的手部信息進(jìn)行提取來(lái)實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別。與后者相比，基于可穿戴設(shè)備的手勢(shì)識(shí)別響應(yīng)速度更快，識(shí)別內(nèi)容更加精準(zhǔn)，適用性更為廣泛，因此成為一種重點(diǎn)的研究方向，彎曲傳感器是可穿戴傳感設(shè)備中應(yīng)用廣泛的一類。

4、目前的彎曲傳感器有壓阻式、摩擦電式、光纖傳感器等，在靈敏度、柔韌性和穩(wěn)定性方面存在一些問(wèn)題。如專利(202310419268.8)為釹鐵硼-pdms磁性薄膜，pdms基底和柔性印刷電路板的三層結(jié)構(gòu)，使用釹鐵硼顆粒和二甲基硅氧烷(pdms)制作了磁性電子皮膚并將其應(yīng)用于動(dòng)態(tài)和靜態(tài)力的檢測(cè)中，測(cè)力范圍為0.05n-5n。但由于pdms楊氏模量較大，測(cè)量精度不夠，且由于其柔韌性較差，難以進(jìn)行彎曲角度的檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的是為了改善目前傳感器中存在的部分問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于磁性薄膜的彎曲傳感器。該彎曲傳感器具有雙層結(jié)構(gòu)的磁性薄膜彎曲傳感器，通過(guò)使用隧道磁電阻傳感器元件檢測(cè)釹鐵硼-pdms磁性薄膜中磁通變化來(lái)實(shí)現(xiàn)彎曲角度檢測(cè)。本實(shí)用新型受人體皮膚啟發(fā)，該彎曲傳感器使用磁性薄膜和柔性印刷電路板，實(shí)現(xiàn)了對(duì)手指彎曲程度的檢測(cè)。

2、本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

3、一種基于磁性薄膜的彎曲傳感器，該傳感器包括磁性薄膜、隧道磁電阻傳感器、柔性電路板；其中，2個(gè)隧道磁電阻傳感器間隔固定在柔性電路板上，磁性薄膜覆蓋在柔性電路板上，并將隧道磁電阻傳感器包裹其中；

4、所述磁性薄膜為釹鐵硼-有機(jī)硅彈性體復(fù)合薄膜，二者質(zhì)量比為3；1；薄膜厚度為1.7～1.85mm；

5、所述隧道磁電阻傳感器的型號(hào)為tmr2003，磁敏感方向?yàn)樗椒较?，尺寸?mm×3mm×1.45mm，封裝形式sot23-5；2個(gè)隧道磁電阻傳感器的間距為24～28mm。

6、所述的柔性電路板為fpc，尺寸為66mm×9mm×0.2mm。

7、磁性薄膜分為五個(gè)區(qū)域，各個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)方向從左至右(水平方向)依次為向上、向下、向上、向下和向上。

8、本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)為：

9、本實(shí)用新型中包含的磁性薄膜為釹鐵硼-有機(jī)硅磁性薄膜，柔韌性得到提升；并將結(jié)構(gòu)優(yōu)化為釹鐵硼-有機(jī)硅磁性薄膜和柔性印刷電路板兩層結(jié)構(gòu)，可用于彎曲角度的檢測(cè)。當(dāng)傳感器彎曲時(shí)，磁性薄膜內(nèi)部發(fā)生形變，導(dǎo)致磁性微粒的位置和方向發(fā)生變化，從而使多極磁化磁性薄膜中的磁通密度變化，隧道磁電阻傳感器感應(yīng)到磁場(chǎng)的變化，并通過(guò)隧道磁阻效應(yīng)將這種變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。隨后，通過(guò)柔性印刷電路將電壓信號(hào)輸出。

10、本實(shí)用新型的有益效果為：

11、磁性薄膜的柔韌性以及與手指的貼合度優(yōu)秀，該結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)隧道磁電阻傳感器的敏感度，從而增強(qiáng)該傳感器的實(shí)用性。本實(shí)用新型將磁性薄膜應(yīng)用于彎曲角度檢測(cè)領(lǐng)域，為彎曲角度檢測(cè)提供了一種新的方法；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，厚度薄，可用于可穿戴設(shè)備中且對(duì)行動(dòng)能力的影響較小；本實(shí)用新型制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，不需要附加復(fù)雜電路即可實(shí)現(xiàn)對(duì)彎曲角度的精確識(shí)別。

技術(shù)特征：

1.一種基于磁性薄膜的彎曲傳感器，其特征為該傳感器包括磁性薄膜、隧道磁電阻傳感器、柔性電路板；其中，2個(gè)隧道磁電阻傳感器間隔固定在柔性電路板上，磁性薄膜覆蓋在柔性電路板上，并將隧道磁電阻傳感器包裹其中；

2.如權(quán)利要求1所述的基于磁性薄膜的彎曲傳感器，其特征為所述隧道磁電阻傳感器的型號(hào)為tmr2003，磁敏感方向?yàn)樗椒较?，尺寸?mm×3mm×1.45mm，封裝形式sot23-5；

3.如權(quán)利要求1所述的基于磁性薄膜的彎曲傳感器，其特征為磁性薄膜分為五個(gè)區(qū)域，各個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)方向從左至右依次為向上、向下、向上、向下和向上。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)為一種基于磁性薄膜的彎曲傳感器。該傳感器包括磁性薄膜、隧道磁電阻傳感器、柔性電路板；其中，2個(gè)隧道磁電阻傳感器間隔固定在柔性電路板上，磁性薄膜覆蓋在柔性電路板上，并將隧道磁電阻傳感器包裹其中；所述隧道磁電阻傳感器的型號(hào)為TMR2003。本技術(shù)受人體皮膚啟發(fā)，該彎曲傳感器使用磁性薄膜和柔性印刷電路板，實(shí)現(xiàn)了對(duì)手指彎曲程度的檢測(cè)。

技術(shù)研發(fā)人員：李卓林,翁玲,杜曉濤,胡博洋,左世超,姬瀟鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240520
技術(shù)公布日：2024/12/23