流量传感器 |
|||||||
| 申请号 | CN201710356295.X | 申请日 | 2017-05-19 | 公开(公告)号 | CN107525554A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 纳智源科技(唐山)有限责任公司; | 发明人 | 徐传毅; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种流量 传感器 。该流量传感器包括：依次沿同一 中轴 线层叠设置的第一 电极 环、环形摩擦组件和第二电极环；其中，第一电极环、环形摩擦组件和第二电极环层叠设置所构成的管状结构用以形成 流体 通道；当流体通过流体通道时，在第一电极环和第二电极环处感应出电荷；第一电极环和/或第二电极环为流量传感器的电 信号 输出端。利用本发明的流量传感器不仅可以监测气体流量，还可以监测液体流量，因此，能够根据被监测对象的不同而实现不同的监测目的，而且，本发明的流量传感器灵敏度及准确性高，降低了因误报带来的麻烦，此外，本发明的流量传感器结构及制作工艺简单，成本低廉，适合大规模工业生产。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种流量传感器，其特征在于，包括：依次沿同一中轴线层叠设置的第一电极环、环形摩擦组件和第二电极环；其中， |
||||||
| 说明书全文 | 流量传感器技术领域[0001] 本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种流量传感器。 背景技术[0002] 随着科技及人们生活需求的不断发展，人们研制出了基于各种工作原理的传感器，例如，压力传感器、温度传感器和流量传感器等，这些传感器被应用到了生活和科研中的各个方面。例如，监测气体或液体流量的流量传感器。 [0003] 但是，现有的流量传感器大多功能单一，如只能被用作监测气体流量或监测液体流量，并不能根据被监测对象的变化而实现监测其流量的目的，并且现有的流量传感器大多结构及制作工艺复杂、成本高昂，同时其监测灵敏度及准确性低，给用户的使用带来了极大的麻烦。 发明内容[0006] 第一电极环、环形摩擦组件和第二电极环层叠设置所构成的管状结构用以形成流体通道； [0007] 当流体通过流体通道时，在第一电极环和第二电极环处感应出电荷； [0009] 进一步地，流量传感器包括：由内向外依次设置的用于包覆第一电极环、环形摩擦组件和第二电极环并且暴露出流体通道的屏蔽组件和封装组件。 [0010] 进一步地，流量传感器包括：至少一个振动组件，其设置在流量传感器的内壁上，用于增强流体作用于流量传感器上的振动。 [0011] 进一步地，环形摩擦组件包括：第一高分子聚合物绝缘环，第一电极环与第一高分子聚合物绝缘环相对的两个表面和/或第一高分子聚合物绝缘环与第二电极环相对的两个表面构成摩擦界面。 [0012] 进一步地，环形摩擦组件还包括：第二高分子聚合物绝缘环，第二高分子聚合物绝缘环位于第一高分子聚合物绝缘环和第二电极环之间； [0013] 第一电极环与第一高分子聚合物绝缘环相对的两个表面和/或第一高分子聚合物绝缘环与第二高分子聚合物绝缘环相对的两个表面和/或第二高分子聚合物绝缘环与第二电极环相对的两个表面构成摩擦界面。 [0014] 进一步地，环形摩擦组件还包括：居间薄膜环，居间薄膜环位于第一高分子聚合物绝缘环和第二高分子聚合物绝缘环之间； [0015] 第一电极环与第一高分子聚合物绝缘环相对的两个表面和/或第一高分子聚合物缘环与居间薄膜环相对的两个表面和/或居间薄膜环与第二高分子聚合物缘环相对的两个表面和/或第二高分子聚合物绝缘环与第二电极环相对的两个表面构成摩擦界面。 [0016] 进一步地，环形摩擦组件还包括：居间电极环，居间电极环位于第一高分子聚合物绝缘环和第二高分子聚合物绝缘环之间； [0017] 第一电极环与第一高分子聚合物绝缘环相对的两个表面和/或第一高分子聚合物缘环与居间电极环相对的两个表面和/或居间电极环与第二高分子聚合物缘环相对的两个表面和/或第二高分子聚合物绝缘环与第二电极环相对的两个表面构成摩擦界面； [0018] 当流体通过流体通道时，在第一电极环、居间电极环和第二电极环处感应出电荷； [0019] 第一电极环和/或居间电极环和/或第二电极环为流量传感器的电信号输出端。 [0020] 进一步地，构成摩擦界面的两个相对表面中的至少一个表面上设有微纳结构。 [0021] 进一步地，第一电极环为具有回弹效应的第一电极回弹环，其中，第一电极回弹环包括：固定环和设置在固定环上的回弹网，回弹网的材料与第一电极环的材料相同； [0022] 和/或，第二电极环为具有回弹效应的第二电极回弹环，其中，第二电极回弹环包括：固定环和设置在固定环上的回弹网，回弹网的材料与第二电极环的材料相同； [0023] 和/或，第一高分子聚合物绝缘环为具有回弹效应的第一高分子聚合物回弹环，其中，第一高分子聚合物回弹环包括：固定环和设置在固定环上的回弹网，回弹网的材料与第一高分子聚合物绝缘环的材料相同； [0024] 和/或，第二高分子聚合物绝缘环为具有回弹效应的第二高分子聚合物回弹环，其中，第二高分子聚合物回弹环包括：固定环和设置在固定环上的回弹网，回弹网的材料与第二高分子聚合物绝缘环的材料相同； [0025] 和/或，居间薄膜环为高分子聚合物回弹环，其中，高分子聚合物回弹环包括：固定环和设置在固定环上的回弹网，回弹网的材料与居间薄膜环的材料相同； [0026] 和/或，居间电极环为电极回弹环，其中，电极回弹环包括：固定环和设置在固定环上的回弹网，回弹网的材料与居间电极环的材料相同。 [0028] 本发明提供的流量传感器，不仅可以用于监测气体流量，还可以用于监测液体流量，因此，能够根据被监测对象的不同而实现不同的监测目的，使得流量传感器的监测功能更为丰富，而且上述流量传感器的灵敏度及准确性高，降低了因误报带来的麻烦，此外，上述流量传感器的结构及制作工艺简单，成本低廉，适合大规模工业生产。附图说明 [0029] 图1为本发明提供的流量传感器实施例一的结构示意图； [0030] 图2为本发明提供的流量传感器实施例二的结构示意图； [0031] 图3为本发明提供的流量传感器实施例三的结构示意图； [0032] 图4为本发明提供的流量传感器实施例四的结构示意图； [0033] 图5为本发明提供的流量传感器实施例五的结构示意图； [0034] 图6为本发明提供的流量传感器实施例六的结构示意图； [0035] 图7为本发明提供的流量传感器实施例七的结构示意图； [0036] 图8为本发明提供的流量传感器实施例八的结构示意图； [0037] 图9为本发明提供的流量传感器实施例九的结构示意图； [0038] 图10为本发明提供的回弹环的结构示意图； [0039] 图11为本发明提供的流量传感器实施例十的结构示意图； [0040] 图12为本发明提供的流量传感器实施例十一的立体结构示意图。 具体实施方式[0041] 为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。 [0042] 本发明提供一种流量传感器，该流量传感器包括：依次沿同一中轴线层叠设置的第一电极环、环形摩擦组件和第二电极环；其中，第一电极环、环形摩擦组件和第二电极环层叠设置所构成的管状结构用以形成流体通道；当流体通过流体通道时，在第一电极环和第二电极环处感应出电荷；第一电极环和/或第二电极环为流量传感器的电信号输出端。 [0043] 为了更好地保护流量传感器，减少外界对流量传感器的干扰，例如电磁干扰和水气等外界因素对流量传感器的正常工作而产生的影响，该流量传感器还可包括：由内向外依次设置的用于包覆第一电极环、环形摩擦组件和第二电极环并且暴露出流体通道的屏蔽组件和封装组件。也就是说，屏蔽组件和封装组件是沿着第一电极环、环形摩擦组件和第二电极环所构成的环状体结构进行包覆的，在包覆过程中，暴露出了供流体通过的流体通道，从而在第一电极环和第二电极环处感应出电荷。 [0044] 为了增强流体作用于流量传感器上的振动，该流量传感器还可包括：至少一个振动组件，其可设置在包覆有封装组件的流量传感器的内壁上，其中，至少一个振动组件在流体的作用下振动，用于增强流体作用于流量传感器上的振动。 [0045] 下面通过具体的实施例对本发明提供的流量传感器的结构和工作原理进行进一步介绍。 [0046] 图1-图3所示实施例中流量传感器的环形摩擦组件包括：第一高分子聚合物绝缘环，下面结合附图进行详细介绍： [0047] 图1为本发明提供的流量传感器实施例一的结构示意图。如图1所示，该流量传感器包括：依次沿同一中轴线层叠设置的第一电极环101、第一高分子聚合物绝缘环102和第二电极环103；其中，第一电极环101与第一高分子聚合物绝缘环102相对的两个表面和/或第一高分子聚合物绝缘环102与第二电极环103相对的两个表面构成摩擦界面。 [0048] 在本实施例中，第一电极环101、第一高分子聚合物绝缘环102和第二电极环103层叠设置所构成的管状结构用以形成流体通道104。当流体通过流体通道104时，因流体作用该流量传感器上，第一电极环101与第一高分子聚合物绝缘环102相对的两个表面和/或第一高分子聚合物绝缘环102与第二电极环103相对的两个表面接触摩擦，并在第一电极环101和第二电极环103处感应出电荷，第一电极环101和/或第二电极环103为流量传感器的电信号输出端。 [0049] 下面简单介绍一下流量传感器的工作原理：当流体通过流体通道104时，流体作用于该流量传感器上，从而使第一电极环101与第一高分子聚合物绝缘环102相对的两个表面和/或第一高分子聚合物绝缘环102与第二电极环103相对的两个表面接触摩擦并在第一电极环101和第二电极环103处感应出电荷，其中，在第一电极环101和第二电极环103处输出的电信号的大小与流体作用在该流量传感器上的压力大小呈近似线性关系，而流体作用在该流量传感器上的压力大小又反映出流体的流量大小(流体作用在该流量传感器上的压力大小与流体的流量大小呈近似线性关系)，也就是说，在第一电极环101和第二电极环103处输出的电信号的大小与流体的流量大小呈近似线性关系，即流体的流量越大，作用在该流量传感器上的压力越大，从而使在第一电极环101和第二电极环103处输出的电信号越大。 [0050] 为了增强构成摩擦界面的两个表面之间的接触摩擦效果，流量传感器还可以包括：至少一个垫圈，至少一个垫圈设置在构成摩擦界面的两个表面之间，且两个表面未与垫圈相接触的部分之间形成接触分离空间。但是所设置的垫圈不能影响构成摩擦界面的两个表面之间的接触摩擦，因此，所设置的垫圈的表面积小于构成摩擦界面的两个表面的表面积，从而使得构成摩擦界面的两个表面未与垫圈相接触的部分之间形成接触分离空间，本领域技术人员可以根据需要设置垫圈的表面积的大小，此处不做限定。为了便于理解，下面通过具体实施例详细介绍包括垫圈的流量传感器的结构和工作原理： [0051] 图2为本发明提供的流量传感器实施例二的结构示意图。如图2所示，该流量传感器包括：依次沿同一中轴线层叠设置的第一电极环101、第一高分子聚合物绝缘环102、第一垫圈105和第二电极环103；其中，第一垫圈105设置在第一高分子聚合物绝缘环102和第二电极环103之间，使得第一高分子聚合物绝缘环102与第二电极环103相对的两个表面未与第一垫圈105相接触的部分之间形成接触分离空间。 [0052] 图2所示实施例中的流量传感器可以借由以下两种实施方式实现： [0053] 在本实施例一种实施方式中，第一高分子聚合物绝缘环102设置在第一电极环101的表面上，此时，第一高分子聚合物绝缘环102与第二电极环103相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道104时，第一高分子聚合物绝缘环102未与第一垫圈105相接触的部分和第二电极环103未与第一垫圈105相接触的部分接触摩擦，并在第一电极环101和第二电极环103处感应出电荷，第一电极环101和/或第二电极环103为流量传感器的电信号输出端。 [0054] 在本实施例另一种实施方式中，第一电极环101与第一高分子聚合物绝缘环102相对的两个表面和第一高分子聚合物绝缘环102与第二电极环103相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道104时，第一高分子聚合物绝缘环102未与第一垫圈105相接触的部分和第二电极环103未与第一垫圈105相接触的部分接触摩擦，以及第一电极环101与第一高分子聚合物绝缘环102接触摩擦，并在第一电极环101和第二电极环103处感应出电荷，第一电极环101和/或第二电极环103为流量传感器的电信号输出端。 [0055] 在本发明一种优选实施例中，第一垫圈还可以设置在第一电极环和第一高分子聚合物绝缘环之间，使得第一电极环与第一高分子聚合物绝缘环相对的两个表面未与第一垫圈相接触的部分之间形成接触分离空间。具体实施方式和工作原理与图2所示实施例类似，这里不再赘述。 [0056] 图3为本发明提供的流量传感器实施例三的结构示意图。如图3所示，图3所示实施例的流量传感器与图2所示实施例的流量传感器的不同之处在于，该流量传感器还包括：第二垫圈106；其中，第二垫圈106设置在第一电极环101和第一高分子聚合物绝缘环102之间，使得第一电极环101与第一高分子聚合物绝缘环102相对的两个表面未与第二垫圈106相接触的部分之间形成接触分离空间。 [0057] 具体地，第一电极环101与第一高分子聚合物绝缘环102相对的两个表面和第一高分子聚合物绝缘环102与第二电极环103相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道104时，第一高分子聚合物绝缘环102未与第一垫圈105相接触的部分和第二电极环103未与第一垫圈105相接触的部分接触摩擦，以及第一电极环101未与第二垫圈106相接触的部分和第一高分子聚合物绝缘环102未与第二垫圈106相接触的部分接触摩擦，并在第一电极环101和第二电极环103处感应出电荷，第一电极环101和/或第二电极环103为流量传感器的电信号输出端。 [0058] 图4-图6所示实施例中流量传感器的环形摩擦组件包括：第一高分子聚合物绝缘环和第二高分子聚合物绝缘环，下面结合附图进行详细介绍： [0059] 图4为本发明提供的流量传感器实施例四的结构示意图。如图4所示，该流量传感器包括：依次沿同一中轴线层叠设置的第一电极环401、第一高分子聚合物绝缘环402、第二高分子聚合物绝缘环403和第二电极环404；其中，第一电极环401与第一高分子聚合物绝缘环402相对的两个表面和/或第一高分子聚合物绝缘环402与第二高分子聚合物绝缘环403相对的两个表面和/或第二高分子聚合物绝缘环403与第二电极环404相对的两个表面构成摩擦界面。 [0060] 在本实施例中，第一电极环401、第一高分子聚合物绝缘环402、第二高分子聚合物绝缘环403和第二电极环404层叠设置所构成的管状结构用以形成流体通道405。当流体通过流体通道405时，在流体作用下，第一电极环401与第一高分子聚合物绝缘环402相对的两个表面和/或第一高分子聚合物绝缘环402与第二高分子聚合物绝缘环403相对的两个表面和/或第二高分子聚合物绝缘环403与第二电极环404相对的两个表面接触摩擦，并在第一电极环401和第二电极环404处感应出电荷，第一电极环401和/或第二电极环404为流量传感器的电信号输出端。 [0061] 下面简单介绍一下流量传感器的工作原理：当流体通过流体通道时，流体作用于该流量传感器上，从而使第一电极环401与第一高分子聚合物绝缘环402相对的两个表面和/或第一高分子聚合物绝缘环402与第二高分子聚合物绝缘环403相对的两个表面和/或第二高分子聚合物绝缘环403与第二电极环404相对的两个表面接触摩擦并在第一电极环401和第二电极环404处感应出电荷，其中，在第一电极环401和第二电极环404处输出的电信号的大小与流体作用在该流量传感器上的压力大小呈近似线性关系，而流体作用在该流量传感器上的压力大小又反映出流体的流量大小(流体作用在该流量传感器上的压力大小与流体的流量大小呈近似线性关系)，也就是说，在第一电极环401和第二电极环404处输出的电信号的大小与流体的流量大小呈近似线性关系，即流体的流量越大，作用在该流量传感器上的压力越大，从而使在第一电极环401和第二电极环404处输出的电信号越大。 [0062] 为了增强构成摩擦界面的两个表面之间的接触摩擦效果，还可以在构成摩擦界面的两个表面之间设置垫圈，以使两个表面未与垫圈相接触的部分之间形成接触分离空间。为了便于理解，下面通过具体实施例详细介绍包括垫圈的流量传感器的结构和工作原理： [0063] 图5为本发明提供的流量传感器实施例五的结构示意图。如图5所示，该流量传感器包括：依次沿同一中轴线层叠设置的第一电极环401、第一高分子聚合物绝缘环402、第一垫圈406、第二高分子聚合物绝缘环403和第二电极环404；其中，第一垫圈406设置在第一高分子聚合物绝缘环402与第二高分子聚合物绝缘环403之间，使得第一高分子聚合物绝缘环402与第二高分子聚合物绝缘环403相对的两个表面未与第一垫圈406相接触的部分之间形成接触分离空间。 [0064] 图5所示实施例中的流量传感器可以借由以下四种实施方式实现： [0065] 在本实施例一种实施方式中，第一高分子聚合物绝缘环402设置在第一电极环401的表面上，第二高分子聚合物绝缘环403设置在第二电极环404的表面上，第一高分子聚合物绝缘环402与第二高分子聚合物绝缘环403相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道405时，第一高分子聚合物绝缘环402未与第一垫圈406相接触的部分和第二高分子聚合物绝缘环403未与第一垫圈406相接触的部分接触摩擦，并在第一电极环401和第二电极环404处感应出电荷，第一电极环401和/或第二电极环404为流量传感器的电信号输出端。 [0066] 在本实施例另一种实施方式中，第一高分子聚合物绝缘环402设置在第一电极环401的表面上，第一高分子聚合物绝缘环402与第二高分子聚合物绝缘环403相对的两个表面和第二高分子聚合物绝缘环403与第二电极环404相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道405时，第一高分子聚合物绝缘环402未与第一垫圈406相接触的部分和第二高分子聚合物绝缘环403未与第一垫圈406相接触的部分接触摩擦，以及第二高分子聚合物绝缘环403与第二电极环404接触摩擦，并在第一电极环401和第二电极环404处感应出电荷，第一电极环401和/或第二电极环404为流量传感器的电信号输出端。 [0067] 在本实施例又一种实施方式中，第二高分子聚合物绝缘环403设置在第二电极环404的表面上，第一电极环401与第一高分子聚合物绝缘环402相对的两个表面和第一高分子聚合物绝缘环402与第二高分子聚合物绝缘环403相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道405时，第一高分子聚合物绝缘环402未与第一垫圈406相接触的部分和第二高分子聚合物绝缘环403未与第一垫圈406相接触的部分接触摩擦，以及第一电极环401与第一高分子聚合物绝缘环402接触摩擦，并在第一电极环401和第二电极环404处感应出电荷，第一电极环401和/或第二电极环404为流量传感器的电信号输出端。 [0068] 在本实施例再一种实施方式中，第一电极环401与第一高分子聚合物绝缘环402相对的两个表面和第一高分子聚合物绝缘环402与第二高分子聚合物绝缘环403相对的两个表面和第二高分子聚合物绝缘环403与第二电极环404相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道405时，第一高分子聚合物绝缘环402未与第一垫圈406相接触的部分和第二高分子聚合物绝缘环403未与第一垫圈406相接触的部分接触摩擦，以及第一电极环401与第一高分子聚合物绝缘环402接触摩擦，以及第二高分子聚合物绝缘环403与第二电极环404接触摩擦，并在第一电极环401和第二电极环404处感应出电荷，第一电极环401和/或第二电极环404为流量传感器的电信号输出端。 [0069] 在本发明一种优选实施例中，第一垫圈还可以设置在第一电极环和第一高分子聚合物绝缘环之间；或者，设置在第二高分子聚合物绝缘环和第二电极环之间。具体实施方式和工作原理与图5所示实施例类似，这里不再赘述。 [0070] 在本发明另一种优选实施例中，流量传感器还可以同时包括：第一垫圈和第二垫圈，其中，第一垫圈设置在第一高分子聚合物绝缘环和第二高分子聚合物绝缘环之间，第二垫圈设置在第一电极环和第一高分子聚合物绝缘环之间；或者，第一垫圈设置在第一高分子聚合物绝缘环和第二高分子聚合物绝缘环之间，第二垫圈设置在第二高分子聚合物绝缘环和第二电极环之间；或者，第一垫圈设置在第一电极环和第一高分子聚合物绝缘环之间，第二垫圈设置在第二高分子聚合物绝缘环和第二电极环之间。具体实施方式和工作原理与图5所示实施例类似，这里不再赘述。 [0071] 图6为本发明提供的流量传感器实施例六的结构示意图。如图6所示，图6所示实施例的流量传感器与图5所示实施例的流量传感器的不同之处在于，该流量传感器还包括：第二垫圈407和第三垫圈408；其中，第二垫圈407设置在第一电极环401和第一高分子聚合物绝缘环402之间，使得第一电极环401与第一高分子聚合物绝缘环402相对的两个表面未与第二垫圈407相接触的部分之间形成接触分离空间；第三垫圈408设置在第二高分子聚合物绝缘环403和第二电极环404之间，使得第二高分子聚合物绝缘环403与第二电极环404相对的两个表面未与第三垫圈408相接触的部分之间形成接触分离空间。 [0072] 具体地，第一高分子聚合物绝缘环402与第二高分子聚合物绝缘环403相对的两个表面和第一电极环401与第一高分子聚合物绝缘环402相对的两个表面和第二高分子聚合物绝缘环403与第二电极环404相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道405时，第一高分子聚合物绝缘环402未与第一垫圈406相接触的部分和第二高分子聚合物绝缘环403未与第一垫圈406相接触的部分接触摩擦，以及第一电极环401未与第二垫圈407相接触的部分和第一高分子聚合物绝缘环402未与第二垫圈407相接触的部分接触摩擦，以及第二高分子聚合物绝缘环403未与第三垫圈408相接触的部分和第二电极环404未与第三垫圈 408相接触的部分接触摩擦，并在第一电极环401和第二电极环404处感应出电荷，第一电极环401和/或第二电极环404为流量传感器的电信号输出端。 [0073] 在本发明一种优选实施例中，环形摩擦组件还包括：居间薄膜环，居间薄膜环位于第一高分子聚合物绝缘环和第二高分子聚合物绝缘环之间；第一电极环与第一高分子聚合物绝缘环相对的两个表面和/或第一高分子聚合物缘环与居间薄膜环相对的两个表面和/或居间薄膜环与第二高分子聚合物缘环相对的两个表面和/或第二高分子聚合物绝缘环与第二电极环相对的两个表面构成摩擦界面，第一电极环和/或第二电极环为流量传感器的电信号输出端。 [0074] 图7-图9所示实施例中流量传感器的环形摩擦组件包括：第一高分子聚合物绝缘环、居间薄膜环和第二高分子聚合物绝缘环，下面结合附图进行详细介绍： [0075] 图7为本发明提供的流量传感器实施例七的结构示意图。如图7所示，该流量传感器包括：依次沿同一中轴线层叠设置的第一电极环701、第一高分子聚合物绝缘环702、居间薄膜环703、第二高分子聚合物绝缘环704和第二电极环705；其中，第一电极环701与第一高分子聚合物绝缘环702相对的两个表面和/或第一高分子聚合物缘环702与居间薄膜环703相对的两个表面和/或居间薄膜环703与第二高分子聚合物缘环704相对的两个表面和/或第二高分子聚合物绝缘环704与第二电极环705相对的两个表面构成摩擦界面。 [0076] 在本实施例中，第一电极环701、第一高分子聚合物绝缘环702、居间薄膜环703、第二高分子聚合物绝缘环704和第二电极环705层叠设置所构成的管状结构用以形成流体通道706。当流体通过流体通道706时，第一电极环701与第一高分子聚合物绝缘环702相对的两个表面和/或第一高分子聚合物缘环702与居间薄膜环703相对的两个表面和/或居间薄膜环703与第二高分子聚合物缘环704相对的两个表面和/或第二高分子聚合物绝缘环704与第二电极环705相对的两个表面接触摩擦，并在第一电极环701和第二电极环705处感应出电荷，第一电极环701和/或第二电极环705为流量传感器的电信号输出端。 [0077] 下面简单介绍一下流量传感器的工作原理：当流体通过流体通道时，流体作用于该流量传感器上，从而使第一电极环701与第一高分子聚合物绝缘环702相对的两个表面和/或第一高分子聚合物缘环702与居间薄膜环703相对的两个表面和/或居间薄膜环703与第二高分子聚合物缘环704相对的两个表面和/或第二高分子聚合物绝缘环704与第二电极环705相对的两个表面接触摩擦并在第一电极环701和第二电极环705处感应出电荷，其中，在第一电极环701和第二电极环705处输出的电信号的大小与流体作用在该流量传感器上的压力大小呈近似线性关系，而流体作用在该流量传感器上的压力大小又反映出流体的流量大小(流体作用在该流量传感器上的压力大小与流体的流量大小呈近似线性关系)，也就是说，在第一电极环701和第二电极环705处输出的电信号的大小与流体的流量大小呈近似线性关系，即流体的流量越大，作用在该流量传感器上的压力越大，从而使在第一电极环701和第二电极环705处输出的电信号越大。 [0078] 为了增强构成摩擦界面的两个表面之间的接触摩擦效果，还可以在构成摩擦界面的两个表面之间设置垫圈，以使两个表面未与垫圈相接触的部分之间形成接触分离空间。为了便于理解，下面通过具体实施例详细介绍包括垫圈的流量传感器的结构和工作原理： [0079] 图8为本发明提供的流量传感器实施例八的结构示意图。如图8所示，该流量传感器包括：依次沿同一中轴线层叠设置的第一电极环701、第一高分子聚合物绝缘环702、居间薄膜环703、第一垫圈707、第二高分子聚合物绝缘环704和第二电极环705；其中，第一垫圈707设置在居间薄膜环703和第二高分子聚合物绝缘环704之间，使得居间薄膜环703与第二高分子聚合物绝缘环704相对的两个表面未与第一垫圈707相接触的部分之间形成接触分离空间。 [0080] 图8所示实施例中的流量传感器可以借由以下八种实施方式实现： [0081] 在本实施例一种实施方式中，第一高分子聚合物绝缘环702设置在第一电极环701的表面上，第二高分子聚合物绝缘环704设置在第二电极环705的表面上，居间薄膜环703设置在第一高分子聚合物绝缘环702的表面上，居间薄膜环703与第二高分子聚合物绝缘环704相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道706时，居间薄膜环703未与第一垫圈707相接触的部分和第二高分子聚合物绝缘环704未与第一垫圈707相接触的部分接触摩擦，并在第一电极环701和第二电极环705处感应出电荷，第一电极环701和/或第二电极环 705为流量传感器的电信号输出端。 [0082] 在本实施例另一种实施方式中，第一高分子聚合物绝缘环702设置在第一电极环701的表面上，居间薄膜环703设置在第一高分子聚合物绝缘环702的表面上，居间薄膜环 703与第二高分子聚合物绝缘环704相对的两个表面和第二高分子聚合物绝缘环704与第二电极环705相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道706时，第二高分子聚合物绝缘环704未与第一垫圈707相接触的部分和居间薄膜环703未与第一垫圈707相接触的部分接触摩擦，以及第二高分子聚合物绝缘环704与第二电极环705接触摩擦，并在第一电极环701和第二电极环705处感应出电荷，第一电极环701和/或第二电极环705为流量传感器的电信号输出端。 [0083] 在本实施例另一种实施方式中，第一高分子聚合物绝缘环702设置在第一电极环701的表面上，第二高分子聚合物绝缘环704设置在第二电极环705的表面上，居间薄膜环 703与第二高分子聚合物绝缘环704相对的两个表面和第一高分子聚合物绝缘环702与居间薄膜环703相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道706时，居间薄膜环703未与第一垫圈707相接触的部分和第二高分子聚合物绝缘环704未与第一垫圈707相接触的部分接触摩擦，以及第一高分子聚合物绝缘环702与居间薄膜环703接触摩擦，并在第一电极环 701和第二电极环705处感应出电荷，第一电极环701和/或第二电极环705为流量传感器的电信号输出端。 [0084] 在本实施例另一种实施方式中，居间薄膜环703设置在第一高分子聚合物绝缘环702的表面上，第二高分子聚合物绝缘环704设置在第二电极环705的表面上，居间薄膜环 703与第二高分子聚合物绝缘环704相对的两个表面和第一电极环701与第一高分子聚合物绝缘环702相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道706时，居间薄膜环703未与第一垫圈707相接触的部分和第二高分子聚合物绝缘环704未与第一垫圈707相接触的部分接触摩擦，以及第一电极环701与第一高分子聚合物绝缘环702接触摩擦，并在第一电极环 701和第二电极环705处感应出电荷，第一电极环701和/或第二电极环705为流量传感器的电信号输出端。 [0085] 在本实施例另一种实施方式中，第一高分子聚合物绝缘环702设置在第一电极环701的表面上，第一高分子聚合物绝缘环702与居间薄膜环703相对的两个表面和居间薄膜环703与第二高分子聚合物绝缘环704相对的两个表面和第二高分子聚合物绝缘环704与第二电极环705相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道706时，居间薄膜环703未与第一垫圈707相接触的部分和第二高分子聚合物绝缘环704未与第一垫圈707相接触的部分接触摩擦，以及第一高分子聚合物绝缘环702与居间薄膜环703接触摩擦，以及第二高分子聚合物绝缘环704与第二电极环705接触摩擦，并在第一电极环701和第二电极环705处感应出电荷，第一电极环701和/或第二电极环705为流量传感器的电信号输出端。 [0086] 在本实施例另一种实施方式中，第一电极环701与第一高分子聚合物绝缘环702相对的两个表面和居间薄膜环703设置在第一高分子聚合物绝缘环702的表面上，居间薄膜环703与第二高分子聚合物绝缘环704相对的两个表面和第二高分子聚合物绝缘环704与第二电极环705相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道706时，居间薄膜环703未与第一垫圈707相接触的部分与第二高分子聚合物绝缘环704未与第一垫圈707相接触的部分接触摩擦，以及第一电极环701与第一高分子聚合物绝缘环702接触摩擦，以及第二高分子聚合物绝缘环704与第二电极环705接触摩擦，并在第一电极环701和第二电极环705处感应出电荷，第一电极环701和/或第二电极环705为流量传感器的电信号输出端。 [0087] 在本实施例又一种实施方式中，第二高分子聚合物绝缘环704设置在第二电极环705的表面上，第一电极环701与第一高分子聚合物绝缘环702相对的两个表面和第一高分子聚合物缘环702与居间薄膜环703相对的两个表面和居间薄膜环703与第二高分子聚合物缘环704相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道706时，第二高分子聚合物绝缘环704未与第一垫圈707相接触的部分和居间薄膜环703未与第一垫圈707相接触的部分接触摩擦，以及第一高分子聚合物缘环702与居间薄膜环703接触摩擦，以及第一高分子聚合物绝缘环702与第一电极环701接触摩擦，并在第一电极环701和第二电极环705处感应出电荷，第一电极环701和/或第二电极环705为流量传感器的电信号输出端。 [0088] 在本实施例再一种实施方式中，第一电极环701与第一高分子聚合物绝缘环702相对的两个表面和第一高分子聚合物缘环702与居间薄膜环703相对的两个表面和居间薄膜环703与第二高分子聚合物缘环704相对的两个表面和第二高分子聚合物绝缘环704与第二电极环705相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道706时，居间薄膜环703未与第一垫圈707相接触的部分和第二高分子聚合物绝缘环704未与第一垫圈707相接触的部分接触摩擦，以及第一电极环701与第一高分子聚合物绝缘环702接触摩擦，以及第一高分子聚合物缘环702与居间薄膜环703接触摩擦，以及第二高分子聚合物绝缘环704与第二电极环705接触摩擦，并在第一电极环701和第二电极环705处感应出电荷，第一电极环701和/或第二电极环705为流量传感器的电信号输出端。 [0089] 在本发明一种优选实施例中，第一垫圈还可以设置在第一电极环和第一高分子聚合物绝缘环之间；或者，设置在第一高分子聚合物绝缘环和居间薄膜环之间；或者，设置在第二高分子聚合物绝缘环和第二电极环之间。具体实施方式和工作原理与图8所示实施例类似，这里不再赘述。 [0090] 在本发明的另一种优选实施例中，流量传感器还可以同时包括：第一垫圈和第二垫圈，其中，第一垫圈设置在居间薄膜环和第二高分子聚合物绝缘环之间，第二垫圈设置在第二高分子聚合物绝缘环和第二电极环之间；或者，第一垫圈设置在居间薄膜环和第二高分子聚合物绝缘环之间，第二垫圈设置在第一电极环和第一高分子聚合物绝缘环之间；或者，第一垫圈设置在居间薄膜环和第二高分子聚合物绝缘环之间，第二垫圈设置在第一高分子聚合物绝缘环和居间薄膜环之间；或者，第一垫圈设置在第二高分子聚合物绝缘环和第二电极环之间，第二垫圈设置在第一高分子聚合物绝缘环和居间薄膜环之间；或者，第一垫圈设置在第二高分子聚合物绝缘环和第二电极环之间，第二垫圈设置在第一电极环和第一高分子聚合物绝缘环之间；或者，第一垫圈设置在第一高分子聚合物绝缘环和居间薄膜环之间，第二垫圈设置在第一电极环和第一高分子聚合物绝缘环之间。具体实施方式和工作原理与图8所示实施例类似，这里不再赘述。 [0091] 在本发明的另一种优选实施例中，流量传感器还可以包括：第一垫圈、第二垫圈和第三垫圈，其中，第一垫圈设置在第二高分子聚合物绝缘环和第二电极环之间，第二垫圈设置在居间薄膜环和第二高分子聚合物绝缘环之间，第三垫圈设置在第一高分子聚合物绝缘环和居间薄膜环之间；或者，第一垫圈设置在第二高分子聚合物绝缘环和第二电极环之间，第二垫圈设置在居间薄膜环和第二高分子聚合物绝缘环之间，第三垫圈设置在第一电极环和第一高分子聚合物绝缘环之间；或者，第一垫圈设置在第二高分子聚合物绝缘环和第二电极环之间，第二垫圈设置在第一高分子聚合物绝缘环和居间薄膜环之间，第三垫圈设置在第一电极环和第一高分子聚合物绝缘环之间；或者，第一垫圈设置在居间薄膜环和第二高分子聚合物绝缘环之间，第二垫圈设置在第一高分子聚合物绝缘环和居间薄膜环之间，第三垫圈设置在第一电极环和第一高分子聚合物绝缘环之间。具体实施方式和工作原理与图8所示实施例类似，这里不再赘述。 [0092] 图9为本发明提供的流量传感器实施例九的结构示意图。如图9所示，图9所示实施例的流量传感器与图8所示实施例的流量传感器的不同之处在于，该流量传感器还包括：第二垫圈708、第三垫圈709和第四垫圈710；其中，第二垫圈708设置在第一电极环701和第一高分子聚合物绝缘环702之间，使得第一电极环701与第一高分子聚合物绝缘环702相对的两个表面未与第二垫圈708相接触的部分之间形成接触分离空间；第三垫圈709设置在第一高分子聚合物绝缘环702和居间薄膜环703之间，使得第一高分子聚合物绝缘环702与居间薄膜环703相对的两个表面未与第三垫圈709相接触的部分之间形成接触分离空间；第四垫圈710设置在第二高分子聚合物绝缘环704和第二电极环705之间，使得第二高分子聚合物绝缘环704与第二电极环705相对的两个表面未与第四垫圈710相接触的部分之间形成接触分离空间。 [0093] 具体地，第一电极环701与第一高分子聚合物绝缘环702相对的两个表面和第一高分子聚合物缘环702与居间薄膜环703相对的两个表面和第二高分子聚合物缘环704与居间薄膜环703相对的两个表面和第二高分子聚合物绝缘环704与第二电极环705相对的两个表面构成摩擦界面。当流体通过流体通道706时，第二高分子聚合物绝缘环704未与第一垫圈707相接触的部分和居间薄膜环703未与第一垫圈707相接触的部分接触摩擦，以及第一电极环701未与第二垫圈708相接触的部分和第一高分子聚合物绝缘环702未与第二垫圈708相接触的部分接触摩擦，以及第一高分子聚合物绝缘环702未与第三垫圈709相接触的部分和居间薄膜环703未与第三垫圈709相接触的部分接触摩擦，以及第二高分子聚合物绝缘环 704未与第四垫圈710相接触的部分和第二电极环705未与第四垫圈710相接触的部分接触摩擦，并在第一电极环701和第二电极环705处感应出电荷，第一电极环701和/或第二电极环705为流量传感器的电信号输出端。 [0094] 在本发明一种优选实施例中，环形摩擦组件还包括：居间电极环，居间电极环位于第一高分子聚合物绝缘环和第二高分子聚合物绝缘环之间；第一电极环与第一高分子聚合物绝缘环相对的两个表面和/或第一高分子聚合物缘环与居间电极环相对的两个表面和/或居间电极环与第二高分子聚合物缘环相对的两个表面和/或第二高分子聚合物绝缘环与第二电极环相对的两个表面构成摩擦界面，当流体通过流体通道时，在第一电极环、居间电极环和第二电极环处感应出电荷，第一电极环和/或居间电极环和/或第二电极环为流量传感器的电信号输出端。 [0095] 应当理解的是，本实施例是将图7至图9所示实施例中的居间薄膜环替换为居间电极环，除了当流体通过流体通道时，在第一电极环、居间电极环和第二电极环处感应出电荷，第一电极环和/或居间电极环和/或第二电极环为流量传感器的电信号输出端这一不同之处外，其具体实施方式和工作原理与图7至图9所示实施例类似，这里不再赘述。 [0096] 在上述各个实施例中，为了进一步增加摩擦发电的效果，在构成摩擦界面的两个相对表面中的至少一个表面上设有微纳结构(图中未示出)，从而使在第一电极环和/或居间电极环和/或第二电极环上感应出更多的电荷。 [0097] 在本发明一种优选实施方式中，第一电极环和/或环形摩擦组件和/或第二电极环包含具有回弹效应的回弹环，其中，回弹环包括：固定环和设置在固定环上的回弹网。 [0098] 具体地，为了增强摩擦发电的效果，上述各个实施例中的第一电极环和/或第一高分子聚合物绝缘环和/或居间薄膜环和/或居间电极环和/或第二高分子聚合物绝缘环和/或第二电极环可以为具有回弹效应的回弹环，其中，回弹环1000包括：固定环1001和设置在固定环上的回弹网1002，如图10所示。 [0099] 在上述各个实施例中，第一电极环为具有回弹效应的第一电极回弹环，其中，第一电极回弹环的回弹网的材料与第一电极环的材料相同。 [0100] 在上述各个实施例中，第二电极环为具有回弹效应的第二电极回弹环，其中，第二电极回弹环的回弹网的材料与第二电极环的材料相同。 [0101] 在上述各个实施例中，第一高分子聚合物绝缘环为具有回弹效应的第一高分子聚合物回弹环，其中，第一高分子聚合物回弹环的回弹网的材料与第一高分子聚合物绝缘环的材料相同。 [0102] 在上述各个实施例中，第二高分子聚合物绝缘环为第二高分子聚合物回弹环，其中，第二高分子聚合物回弹环的回弹网的材料与第二高分子聚合物绝缘环的材料相同。 [0103] 在上述各个实施例中，居间薄膜环为高分子聚合物回弹环，其中，居间薄膜回弹环的回弹网的材料与居间薄膜环的材料相同。 [0104] 在上述各个实施例中，居间电极环为电极回弹环，其中，电极回弹环的回弹网的材料与居间电极环的材料相同。 [0105] 在本发明实施例中，回弹网的回弹效果不仅与回弹网的材料相关，还与回弹网本身的网状结构相关，网状结构本身就具有一定的弹性，此外，网状结构的疏密也会影响回弹效果。 [0106] 其中，上述各个实施例中第一电极环、第二电极环和居间电极环的材料可选自铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金。其中金属是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钼、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。第一电极环、第二电极环和居间电极环的材料可以相同，也可以不同。 [0107] 其中，上述所有实施例中第一高分子聚合物绝缘环、第二高分子聚合物绝缘环和居间薄膜环的材料分别选自聚二甲基硅氧烷薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。第一高分子聚合物绝缘环、第二高分子聚合物绝缘环和居间薄膜环的材料可以相同，也可以不同，在本发明实施例中，优选第一高分子聚合物绝缘环和第二高分子聚合物绝缘环和居间薄膜环的材料不同，以增强摩擦效果。 [0108] 为了便于理解，下面以具体实施例说明采用回弹环时，流量传感器的结构和工作原理： [0109] 图11为本发明提供的流量传感器实施例十的结构示意图。如图11所示，该流量传感器包括：依次沿同一中轴线层叠设置的第一电极环1101、第一高分子聚合物回弹环1102和第二电极环1103；其中，第一电极环1101与第一高分子聚合物回弹环1102相对的两个表面和/或第一高分子聚合物回弹环1102与第二电极环1103相对的两个表面构成摩擦界面。在本实施例中，第一电极环1101、第一高分子聚合物回弹环1102和第二电极环1103层叠设置所构成的管状结构用以形成流体通道1104。当流体通过流体通道1104时，第一高分子聚合物回弹环1102因流体作用分别与第一电极环1101和/或第二电极环1103摩擦，并在第一电极环1101和第二电极环1103处感应出电荷，第一电极环1101和/或第二电极环1103为流量传感器的电信号输出端。 [0110] 下面简单介绍一下流量传感器的工作原理：当流体通过流体通道1104时，流体作用于该流量传感器上，从而使第一电极环1101与第一高分子聚合物回弹环1102相对的两个表面和/或第一高分子聚合物回弹环1102与第二电极环1103相对的两个表面接触摩擦并在第一电极环1101和第二电极环1103处感应出电荷，其中，在第一电极环1101和第二电极环1103处输出的电信号的大小与流体作用在该流量传感器上的压力大小呈近似线性关系，而流体作用在该流量传感器上的压力大小又反映出流体的流量大小(流体作用在该流量传感器上的压力大小与流体的流量大小呈近似线性关系)，也就是说，在第一电极环1101和第二电极环1103处输出的电信号的大小与流体的流量大小呈近似线性关系，即流体的流量越大，作用在该流量传感器上的压力越大，从而使在第一电极环1101和第二电极环1103处输出的电信号越大。 [0111] 以此类推，其它采用回弹环的流量传感器的具体结构，此处不再赘述。 [0112] 上述各个实施例中的流量传感器的第一电极环、第二电极环和居间电极环可以分别通过第一引线、第二引线和第三引线引出(图中未示出)，这种设置有助于后续对流量传感器产生的电信号进行处理，当然，本领域技术人员也可以不使用引线，此处不做限定。 [0113] 在上述各个实施例中，为了更好地保护流量传感器，减少外界对流量传感器的干扰，例如电磁干扰和水气等外界因素对流量传感器的正常工作而产生的影响，上述实施例中的流量传感器的外部还可以由内向外依次包覆屏蔽组件和封装组件。在包覆过程中需要暴露出流体通道1201，如图12所示，从而在流体通过流量传感器时，构成摩擦界面的两个表面之间相互摩擦，以在第一电极环和第二电极环处感应出电荷。 [0114] 在上述各个实施例中，为了增强流体作用于流量传感器上的振动，还可以在包覆有屏蔽组件和封装组件的流量传感器的内壁上设置至少一个振动组件1202，其中，至少一个振动组件在流体的作用下振动，用于增强流体作用于流量传感器上的振动，如图12所示。 [0115] 根据本发明提供的流量传感器，不仅可以用于监测气体流量，还可以用于监测液体流量，因此，能够根据被监测对象的不同而实现不同的监测目的，本发明的流量传感器灵敏度及准确性高，降低了因误报带来的麻烦，此外，本发明的流量传感器的结构及制作工艺简单，成本低廉，适合大规模工业生产。 [0117] 本领域技术人员应该理解，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈