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原文传递一种自供能无线湿度传感器

专利名称：	一种自供能无线湿度传感器
摘要：	本发明涉及一种自供能无线湿度传感器，所述自供能无线湿度传感器包括上层结构、下层结构、叉指电容式湿度传感结构和弹性支撑结构；通过对弹性支撑结构循环施加和撤去压力,使上层结构的聚全氟乙丙烯薄膜和下层结构的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜接触分离产生高的电势差，进而击穿尖端结构周围空气放电产生电磁波信号。串联的电容式湿度传感器通过电容变化反映湿度变化，这会影响电磁波信号的频率特性，从而实现自供能无线湿度传感。该自供能无线湿度传感器具有结构简单、传输距离远、抗干扰能力强、环境友好等优势。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	东南大学
发明人：	韩磊;司佳威;杨宇睿;胡宁欣;陈一祺;吴宇轩
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-30T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311106841.6
公开号：	CN117110377A
代理机构：	南京众联专利代理有限公司
代理人：	杜静静
分类号：	G01N27/00;G01N27/72;G;G01;G01N;G01N27;G01N27/00;G01N27/72
申请人地址：	211102 江苏省南京市江宁区东南大学路2号
主权项：	1.一种自供能无线湿度传感器，其特征在于，所述自供能无线湿度传感器包括上层结构(1)、下层结构(2)、叉指电容式湿度传感结构(3)以及弹性支撑结构(4)，所述上层结构(1)和下层结构(2)均固定在弹性支撑结构(4)上，且相对设置但不直接接触，所述叉指电容式湿度传感结构(3)串联在上层结构(1)中。 2.根据权利要求1所述的自供能无线湿度传感器，其特征在于，所述上层结构(1)包括上层亚克力板(1a)，上层铜箔(1b)，聚全氟乙丙烯薄膜(1c)和尖端结构(1d)，其中上层铜箔(1b)设置在上层亚克力板(1a)的下表面，聚全氟乙丙烯薄膜(1c)设置在上层铜箔(1b)的下表面，上层铜箔(1b)与尖端结构(1d)相连接，并呈现一定夹角。 3.根据权利要求2所述的自供能无线湿度传感器，其特征在于，所述下层结构(2)包括聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(2a)，下层铜箔(2b)和下层亚克力板(2c)，其中所述下层铜箔(2b)设置在下层亚克力板(2c)的上表面，聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(2a)设置在下层铜箔(2b)的上表面。 4.根据权利要求3所述的自供能无线湿度传感器，其特征在于，所述叉指电容式湿度传感结构(3)包括氧化石墨烯膜(3a)，叉指电极一(3b)以及叉指电极二(3c)，所述叉指电极一(3b)和叉指电极二(3c)的叉指相互交叉排列，所述氧化石墨烯膜(3a)贴附在叉指电极一(3b)和叉指电极二(3c)的上表面。 5.根据权利要求4所述的自供能无线湿度传感器，其特征在于，所述弹性支撑结构(4)包括支撑板一(4a)，支撑板二(4b)，侧弹性支撑板一(4c)以及侧弹性支撑板二(4d)；其中，叉指电容式湿度传感结构(3)分别与上层铜箔(1b)和尖端结构(1d)相互连接；所述上层结构(1)设置在弹性支撑结构(4)的支撑板一(4a)的下表面，下层结构(2)设置在弹性支撑结构(4)的支撑板二(4b)的上表面；上层结构(1)的聚全氟乙丙烯薄膜(1c)与下层结构(2)的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(2a)相对设置构成摩擦电对；上层铜箔(1b)与下层铜箔(2b)构成导电电极。 6.根据权利要求4所述的自供能无线湿度传感器，其特征在于，所述自供能无线湿度传感器通过对弹性支撑结构(4)循环施加和撤去压力实现自供能。 7.根据权利要求4所述的自供能无线湿度传感器，其特征在于，所述自供能无线湿度传感器产生的电磁波信号由天线或者线圈连接示波器组成的接收端接收。 8.根据权利要求1所述的自供能无线湿度传感器，其特征在于，所述传感器的使用方法包括以下步骤：步骤S1、通过对弹性支撑结构(4)施加压力，使该自供能无线湿度传感器压缩，且上层结构(1)的聚全氟乙丙烯薄膜(1c)与下层结构(2)的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(2a)完全接触，此时，上层结构(1)的尖端结构(1d)与下层结构(2)的下层铜箔(2b)相互接触，由于聚全氟乙丙烯薄膜(1c)和聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(2a)之间的电荷亲和性差异较大,因此产生大量的瞬态电荷转移；步骤S2、撤去压力，使该自供能无线湿度传感器的上层结构(1)和下层结构(2)分离，在分离过程中由于聚全氟乙丙烯薄膜(1c)和聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(2a)之间大量的电荷转移而产生高电势差，高电势差会击穿尖端结构(1d)周围空气放电产生电磁波信号，该电磁波信号可以被天线或者线圈连接示波器组成的接收端接收；步骤S3、使该自供能无线湿度传感器在不同的湿度环境下工作，湿度的变化会改变叉指电容式湿度传感结构(3)的电容，进一步影响电磁波信号的频率特性。通过接收电磁波信号并分析信号的频率特性实现环境湿度的无线测量。
所属类别：	发明专利