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原文传递一种可测量热导率和热扩散率的触觉传感器及测量方法

专利名称：	一种可测量热导率和热扩散率的触觉传感器及测量方法
摘要：	一种可测量热导率和热扩散率的触觉传感器及测量方法，该触觉传感器包括基底与设置在基底上的热测量单元和压力检测单元，压力检测单元用于感知接触压力，热测量单元包括测温区和加热区，加热区用于对热测量单元进行可控加热，测温区用于在触觉传感器与待测物体接触时在加热区未加热和加热的状态下分别测量热测量单元的初始温度和加热时的实测温度变化，待测物体的热导率和热扩散率根据所测量的热测量单元未加热时的初始温度、加热时的实测温度变化、以及预先确定的触觉传感器与待测物体接触时热测量单元温度随时间变化的关系得到。该触觉传感器可以实现温度以及接触物体热导率、热扩散率的测量，具有测量精度高、集成化、微型化等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	清华大学深圳研究生院
发明人：	张旻;潘兵
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910502216.0
公开号：	CN110108751A
代理机构：	深圳新创友知识产权代理有限公司
代理人：	王震宇
分类号：	G01N25/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	518055 广东省深圳市南山区西丽大学城清华校区
主权项：	1.一种可测量热导率和热扩散率的触觉传感器，其特征在于,包括基底与设置在所述基底上的热测量单元和压力检测单元，所述压力检测单元用于感知接触压力，所述热测量单元包括测温区和加热区，所述加热区用于对所述热测量单元进行可控加热，所述测温区用于在触觉传感器与待测物体接触时在所述加热区未加热和加热的状态下分别测量热测量单元的初始温度和加热时的实测温度变化，待测物体的热导率和热扩散率根据所测量的所述热测量单元未加热时的初始温度、加热时的实测温度变化、以及预先确定的触觉传感器与待测物体接触时热测量单元温度随时间变化的关系得到。 2.如权利要求1所述的触觉传感器，其特征在于,所述测温区位于中心区域，所述加热区包围所述测温区。 3.如权利要求1所述的触觉传感器，其特征在于,所述热测量单元包括平面式金属结构和引线电极，所述测温区为所述金属结构的中心部分，所述加热区为所述金属结构的外围部分并与所述测温区形成电路上的串联关系，所述引线电极连接所述金属结构，用于将所述金属结构接通电源并提供所述热测量单元的电流和电压信号，所述热测量单元对待测物体的实测温度根据由所述电压和所述电流确定的所述热测量单元的电阻以及预先标定得到的所述热测量单元的电阻与温度的关系得到。 4.如权利要求3所述的触觉传感器，其特征在于,所述引线电极包括第一至第四引线，其中第一引线和第二引线分别与所述加热区的两端连接，通过所述第一引线和所述第二引线测量流过所述金属结构的电流大小，第三引线和第四引线分别与所述测温区的两端连接，通过所述第三引线和所述第四引线测量流过所述测温区两端的电压大小。 5.如权利要求3或4所述的触觉传感器，其特征在于,所述金属结构为两边对称的迂回弯折盘绕式结构。 6.如权利要求1至4任一项所述的触觉传感器，其特征在于,所述热测量单元和所述压力检测单元分别附着在所述基底的上表面和下表面。 7.如权利要求6所述的触觉传感器，其特征在于,还包括分别附着在压力检测单元和热测量单元的外侧表面的绝缘保护层。 8.如权利要求1至7任一项所述的触觉传感器，其特征在于, 触觉传感器与待测物体接触时热测量单元温度随时间变化的关系由下式确定：其中，T0为初始温度，T2为实测温度，x为热测量单元与待测物体接触面的距离，t为时间，θ2为T2经过拉式变换后的值，Vj为权系数，N为阶数；根据式(17)，及热测量单元测量得到的不同时刻的实测温度，用最小二乘法拟合得到待测物体的热导率和热扩散率。 9.一种测量物体的热导率和热扩散率的方法，其特征在于,使用如权利要求1至8任一项所述的触觉传感器测量待测物体的热导率和热扩散率。
所属类别：	发明专利