申请/专利权人：吉林大学

申请日：2022-07-20

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN115235659B

主分类号：G01L1/22

分类号：G01L1/22;G01B11/02;G01B11/22;G01B11/24;G06F30/23;G06F119/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2022.11.11#实质审查的生效;2022.10.25#公开

摘要：本发明公开了一种可控量程柔性缝传感器的制备方法及相关设备，所述方法包括：制备满足预设要求的异蝎样本，获取所述异蝎样本中缝单元的开口宽度、深度和平面分布情况，并作为观测数据；基于所述观测数据，将蝎子缝感受器等效为包括一侧带有若干凹槽的长方体的缝感受器的等效物理结构仿真模型；基于有限元分析仿真方法建立仿生缝结构可控量程传感器模型，根据所述仿生缝结构可控量程传感器模型制备可控量程柔性缝传感器。本发明根据依据蝎子仿生缝结构可控量程传感器模型精准制备传感器，改善了目前仿生传感器工艺不规范，重复性差的问题，实现了传感器的大批量标准化制作，并通过可控量程柔性缝传感器对纺织品进行分类识别，具有实际应用价值。

主权项：1.一种可控量程柔性缝传感器的制备方法，其特征在于，所述可控量程柔性缝传感器的制备方法包括：制备满足预设要求的异蝎样本，获取所述异蝎样本中缝单元的开口宽度、深度和平面分布情况，并作为观测数据；基于所述观测数据，将蝎子缝感受器等效为包括一侧带有若干凹槽的长方体的缝感受器的等效物理结构仿真模型；基于有限元分析仿真方法建立仿生缝结构可控量程传感器模型，根据所述仿生缝结构可控量程传感器模型制备可控量程柔性缝传感器；所述基于所述观测数据，将蝎子缝感受器等效为包括一侧带有若干凹槽的长方体的缝感受器的等效物理结构仿真模型，具体包括：根据蝎子缝感受器结构设计缝感受器的等效物理结构仿真模型；所述等效物理结构仿真模型的基底为长方体，在基底左侧设置多组矩形凹槽以模拟蝎子缝感受器的缝单元，凹槽均匀分布于基底中部，将基底下端设置为固定端，上端设置为受力段，上端施加均匀压强以模拟蝎子的应变形式；所述等效物理结构仿真模型的参数包括基底长度、基底厚度、基底宽度、凹槽宽度、凹槽深度、间距、材料弹性模量和施加压强；在施加压强时，随着压强的增大，凹槽逐渐被挤压，表现为凹槽间距的减小，仿真分析时，调整受力端施加的压强，将凹槽刚好闭合的压强定义为凹槽的临界闭合压强；所述基于有限元分析仿真方法建立仿生缝结构可控量程传感器模型，具体包括：将基底下端设置为固定端，上端为受力端，施加固定的压强，基底受力时产生形变，基底形变时，将空白区域定义为主动形变区，阴影区域定义为被动形变区；对主动形变区进行分析，对于压强p，受力端所受压力为：F＝pHW；其中，H为基底厚度，W为基底宽度；将压力等效为基底底端一点扭矩，此时扭矩Me为： 受扭矩作用，基底产生弯曲，由小挠度薄板理论可知，此处弯曲近似为圆弧，端截面转角θ为： 其中，L为基底长度，E为材料的弹性模量，I为结构的惯性矩，基底截面为矩形截面，此处： 其中，s为凹槽深度；圆心角θ与端截面转角相同，同为： 代入I、Me，即： 基底底端弯曲的曲率半径D为： 代入L、θ即： 考虑被动形变区随主动形变区发生的形变，凹槽临界闭合时，基底底端及顶端为同心圆结构，即： 其中，n为凹槽数量，a为凹槽宽度；代入L、D，即： 最终得到： 当p为上式的值时，凹槽两端处于临界闭合状态，p即为临界闭合压强；所述临界闭合压强为所述可控量程柔性缝传感器的量程。

全文数据：

权利要求：

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