自驱动位移和速度传感方法、传感器和传感器的制作方法

摘要

本发明提供一种自驱动位移与速度传感方法、传感器以及传感器的制备方法。传感器包括两个相对滑动的部件，各部件均包括基底、栅格结构、导电层以及摩擦层。工作时，被测物体与其中一个部件固定，两个部件在摩擦层接触，表面由于接触起电效应发生电荷转移，被测物体的位移带动两摩擦层发生相对位移致使周围电场发生变化，两个导电层之间产生电势差并且周期性变化。通过测量导电层之间电压变化的周期数和实时电压值，被测物体的位移可以被精确测量。另外，通过测量两个导电层之间的短路电流，器件还可以探测被测物体的速度。本发明不需要电源驱动，因此实现了无功耗、大范围、高可靠性的高精度位移与速度传感。

主权项

一种位移传感方法，用于测量被测物体(S)在指定方向上的相对位移，其特征在于，该方法包括如下步骤：将一个传感器固定在所述被测物体上，所述传感器包括两个相互贴合且能够在所述指定方向上相对滑动的第一部件(100)和第二部件(200)，该被测物体与所述第一部件(100)和第二部件(200)的其中之一固定连接，所述第一部件(100)和第二部件(200)的摩擦面相互接触，使两个摩擦层表面由于接触起电效应发生电荷转移，使得两个摩擦面各自带极性相反的电荷；使所述被测物体(S)带动所述第一部件(100)或第二部件(200)在所述指定方向上相对于另一部件发生相对位移，并且在相对位移的过程中，第一部件(100)和第二部件(200)相互接触的滑动摩擦面的面积发生周期性变化，由此在第一部件(100)或第二部件(200)之中产生周期性变化的电场；根据所述第一部件(100)或第二部件(200)之间由所述周期性变化电场产生的电压或电流的波形，获得所述第一部件(100)或第二部件(200)在所述指定方向上的相对位移，即为所述被测物体相对于其中一个部件在所述指定方向上的位移；所述第一部件和第二部件的发生滑动摩擦的表面在所述指定方向上呈现栅格形状，所述栅格形状是指周期性的凸起和凹陷的形状，各栅格结构的凸起与凹陷部分的高度范围为1纳米至100毫米。