本實(shí)用新型涉及到壓力傳感領(lǐng)域，特別是涉及到一種壓電電纜。

背景技術(shù)：

利用壓電薄膜感受張力產(chǎn)生壓電效應(yīng)的現(xiàn)象，被廣泛地應(yīng)用于壓力傳感領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)中存在壓電電纜具有靈敏度低、使用壽命短的缺點(diǎn)，比如美國(guó)精量電子公司的壓電電纜，其利用夾在金屬導(dǎo)體之間的壓電薄膜受到具有不平整的金屬表面擠壓后產(chǎn)生拉伸而產(chǎn)生信號(hào)，其電纜柔性電芯及螺旋纏繞的壓電薄膜、壓電薄膜之外的導(dǎo)電薄膜及導(dǎo)電薄膜之外的金屬絲層需要咬合準(zhǔn)確，其絕緣層容易破壞，缺乏柔韌性的等，嚴(yán)重限制了靈敏度的進(jìn)一步提升，也損害了其使用壽命，生產(chǎn)難度較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的主要目的為提供一種使用壽命長(zhǎng)的壓電電纜。

為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提出一種壓電電纜，包括：保護(hù)層，以及設(shè)置在所述保護(hù)層內(nèi)側(cè)的柔性電芯、壓電薄膜層、導(dǎo)電層；

所述柔性電芯的外側(cè)包裹所述壓電薄膜層，壓電薄膜層外側(cè)設(shè)置所述導(dǎo)電層；

所述壓電薄膜層的兩面分別與所述柔性電芯和導(dǎo)電層電連接。

進(jìn)一步地，所述柔性電芯內(nèi)設(shè)置有沿所述壓電電纜長(zhǎng)度方向布置的抗拉線；

所述抗拉線包括金屬絲線或有機(jī)纖維線。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電層外側(cè)包裹第一金屬網(wǎng)。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電層為第二金屬網(wǎng)。

進(jìn)一步地，所述柔性電芯的橫截面為正圓形。

進(jìn)一步地，所述柔性電芯為環(huán)形腔體；

所述環(huán)形腔體內(nèi)套接有與所述柔性電芯緊配合的柱狀填充物。

進(jìn)一步地，所述壓電薄膜層包括壓電薄膜，所述壓電薄膜呈螺旋狀地纏繞在所述柔性電芯上；

所述壓電薄膜纏繞所述柔性電芯時(shí)，將所述柔性電芯和導(dǎo)電層絕緣分隔。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電層包括導(dǎo)電帶，所述導(dǎo)電帶呈螺旋狀地纏繞在所述壓電薄膜層上。

進(jìn)一步地，所述柔性電芯由導(dǎo)電硅膠、導(dǎo)電橡膠和導(dǎo)電海綿中的一種材料制成。

進(jìn)一步地，所述保護(hù)層由絕緣橡膠或聚乙烯制成。

本實(shí)用新型的壓電電纜，其電芯為導(dǎo)電的柔性電芯，柔性電芯外側(cè)包裹壓電薄膜層，壓電薄膜層的外側(cè)包裹導(dǎo)電層，當(dāng)外力作用在壓電電纜時(shí)，柔性電芯被擠壓變形，而包裹在柔性電芯上的壓電薄膜層會(huì)因此發(fā)生張力變化，從而產(chǎn)生電荷信號(hào)，其無(wú)需在電芯和導(dǎo)電層之間設(shè)置相互咬合的突起和凹陷，所以無(wú)需特殊的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)簡(jiǎn)單；壓電薄膜無(wú)懸空設(shè)置，在受力后對(duì)壓電薄膜的損傷較小，提高使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的壓電電纜的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2位本實(shí)用新型一實(shí)施例的壓電電纜的橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。

本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種壓電電纜，其包括：保護(hù)層40，以及設(shè)置在所述保護(hù)層40內(nèi)側(cè)的柔性電芯10、壓電薄膜層20、導(dǎo)電層30；所述柔性電芯10的外側(cè)包裹所述壓電薄膜層20，壓電薄膜層20外側(cè)設(shè)置所述導(dǎo)電層30；所述壓電薄膜層20的兩面分別與所述柔性電芯10和導(dǎo)電層30電性連接。

上述保護(hù)層40一般由絕緣橡膠、聚乙烯等有機(jī)材料制成，如同普通電纜的外層相同，對(duì)電纜起保護(hù)和絕緣作用等。

上述柔性電芯10一般由導(dǎo)電硅膠、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電海綿等材料制成，其具有變形和導(dǎo)電的功能。

上述壓電薄膜層20，是由壓電薄膜21組成的結(jié)構(gòu)，其緊密地包裹于柔性電芯10。壓電薄膜21即為壓電聚偏氟乙烯PVDF高分子膜，拉扯壓電薄膜21時(shí)，壓電薄膜20上、下電極表面之間就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)(電荷或電壓)，該電信號(hào)的大小同拉伸或彎曲的形變量成正比。

上述導(dǎo)電層30即為設(shè)置在壓電薄層外側(cè)的一層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其主要作用是收集壓電薄膜層20產(chǎn)生的電荷。其可以為柔性的導(dǎo)電金屬帶包裹在壓電薄膜層20上，也可以是涂覆在壓電薄膜層20上的導(dǎo)電膜，如鍍銀膜等，還可以是貼附在壓電薄膜層20上的導(dǎo)電線等。

本實(shí)施例中，上述壓電電纜的外側(cè)壁受到擠壓等作用時(shí)，壓電薄膜21必然會(huì)沿壓電電纜的徑向產(chǎn)生作用力，從而會(huì)擠壓柔性電芯10，柔性電芯10會(huì)發(fā)生形變，從而使其外側(cè)壁的周長(zhǎng)發(fā)生改變，包裹在其外面的壓電薄膜21所承受的張力和拉伸力會(huì)伴隨改變，從而獲得與壓力對(duì)應(yīng)的電荷信號(hào)。壓電薄膜21產(chǎn)生的電荷信號(hào)通過(guò)柔性電芯10和導(dǎo)電層30傳輸?shù)綁弘婋娎|頭部的外部檢測(cè)設(shè)備。

在一具體實(shí)施例中，上述柔性電芯10的橫截面為正圓形。當(dāng)電纜受到擠壓時(shí)會(huì)發(fā)生橢圓趨勢(shì)的形變，由于正圓的等面積的周長(zhǎng)最短，橢圓趨勢(shì)的變化會(huì)產(chǎn)生更長(zhǎng)的周長(zhǎng)，從而對(duì)包裹在外面的壓電薄膜21產(chǎn)生強(qiáng)烈的張力和拉伸，從而獲得與壓力對(duì)應(yīng)的電荷信號(hào)，其具有靈敏度高的特點(diǎn)。正圓形的柔性電芯10，受力后會(huì)產(chǎn)生均勻的張力和拉伸作用于壓電薄膜層20，使壓電薄膜層20產(chǎn)生的電荷信號(hào)更加平滑，方便處理。在其它實(shí)施例中，上述柔性電芯10的橫截面還可以是其他形狀，如正方形、正三角形、正六邊形等。其中，當(dāng)柔性電芯10的橫截面為正多邊形時(shí)，其邊數(shù)越多，使壓電薄膜層20產(chǎn)生的電荷信號(hào)就越加地靈敏。

本實(shí)施例中，上述柔性電芯10內(nèi)設(shè)置有沿所述壓電電纜長(zhǎng)度方向布置的抗拉線50。上述抗拉線50的作用主要是提高上述壓電電纜的抗拉強(qiáng)度，以提高壓電纜的使用強(qiáng)度，使其適用范圍更廣。上述抗拉線50一般包括金屬絲線或有機(jī)纖維線等，如鋼絲線、尼龍絲等。

本實(shí)施例中，上述導(dǎo)電層30外側(cè)包裹第一金屬網(wǎng)。第一金屬網(wǎng)同樣以增加壓電電纜的強(qiáng)度。而且，還可以起到屏蔽的效果，防止其他射頻信號(hào)干擾到壓電電纜采集的信號(hào)。上述第一金屬網(wǎng)也可以設(shè)置在所述保護(hù)層40的內(nèi)部。

本實(shí)施例中，上述導(dǎo)電層30為第二金屬網(wǎng)，第二金屬網(wǎng)既可以進(jìn)行收集壓電薄膜層20產(chǎn)生的電荷，還可以提高壓電電纜的強(qiáng)度。第二金屬網(wǎng)一般為銅絲、鋼絲或鐵絲編制而成。

本實(shí)施例中，上述柔性電芯10為環(huán)形腔體。環(huán)形腔體即為兩端開口的圓形腔體，用戶可以根據(jù)使用環(huán)境在環(huán)形腔體內(nèi)添加不同的填充物。比如，為了增加柔韌性和抗拉強(qiáng)度，可以在腔體內(nèi)填充鋼絲繩等；如果為了降低柔韌性，則可以在腔體內(nèi)填充硬質(zhì)支桿等。

在一具體實(shí)施例中，上述柔性電芯10的腔體內(nèi)套接有與所述柔性電芯10緊配合的柱狀填充物。上述柱狀填充物可以為圓形的有機(jī)纖維桿，或者，圓形的金屬桿等。柱狀填充物與柔性電芯10緊配合，可以提高壓電電纜的靈敏度，以及提高壓電薄膜層20與柔性電芯10的緊密接觸。比如，在生產(chǎn)過(guò)程中，首先將壓電薄膜層20包裹在環(huán)形腔體的柔性電芯10上，然后將直徑大于圓環(huán)腔體內(nèi)徑的柱狀填充物插入到腔體內(nèi)，柱狀填充物的設(shè)置，可以支撐柔性電芯10膨脹，從而使柔性電芯10與壓電薄膜21之間的接觸更加緊密。比如，壓電薄膜21包裹柔性電芯10時(shí)，由于包裹不緊密而產(chǎn)生空隙等，插入柱狀填充物后，則可以將空隙填滿。

本實(shí)施例中，上述壓電薄膜層20包括壓電薄膜21，所述壓電薄膜21呈螺旋狀地纏繞在所述柔性電芯10上；所述壓電薄膜21纏繞所述柔性電芯10時(shí)，將所述柔性電芯10和導(dǎo)電層30絕緣分隔。壓電薄膜21螺旋緊密纏繞著電纜的柔性電芯10，柔性電芯10一方面適合標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，另外，稍微疊加螺旋纏繞的壓電薄膜21具有很好的絕緣效果，保障壓電電纜的效用。另外，螺旋形的纏繞也幫助壓電電纜在彎曲、拉扯時(shí)不易發(fā)生壓電薄膜層20開裂的現(xiàn)象，具有更好的適應(yīng)性。

本實(shí)施例中，上述導(dǎo)電層30包括導(dǎo)電帶，所述導(dǎo)電帶呈螺旋狀地纏繞在所述壓電薄膜層20上。上述導(dǎo)電帶可以為金屬帶等，其可以彎折。所述導(dǎo)電帶螺旋狀包裹住壓電薄膜層20，可以傳導(dǎo)壓電薄膜21產(chǎn)生的電荷信號(hào)，也可以在截?cái)嗵幰鲭姾尚盘?hào)等。

在一具體實(shí)施例中，柔性電芯10為導(dǎo)電硅膠，在其中心位置設(shè)置多股鋼絲線形成鋼芯，該柔性電芯10的直徑2mm，鋼芯總直徑0.2mm。在生產(chǎn)時(shí)，導(dǎo)電硅膠與鋼芯從電纜設(shè)備中連續(xù)擠出，構(gòu)成柔性的、抗拉強(qiáng)度很高的、表面光潔的、正圓形的柔性電芯10；在連續(xù)出線的電纜設(shè)備上將柔性電芯10、壓電薄膜21、導(dǎo)電帶、保護(hù)層40等綜合加工，讓壓電薄膜21螺旋狀緊密包裹柔性電芯10形成壓電薄膜層20，讓導(dǎo)電帶緊密包裹螺旋狀的壓電薄膜21上形成導(dǎo)電層30，再在導(dǎo)電層30外面增加堅(jiān)固的聚乙烯保護(hù)層40，最終形成總直徑3mm～4mm的壓電電纜。當(dāng)這個(gè)壓電電纜受到擠壓，柔性電芯10會(huì)從正圓變成橢圓，其橫截面的面積不變，勢(shì)必造成柔性電芯10橫截面的周長(zhǎng)變長(zhǎng)，從而對(duì)包裹在柔性電芯10外面的壓電薄膜21形成張力，壓電薄膜21受到平面方形的拉伸，獲得相應(yīng)的電荷信號(hào)輸出。本實(shí)施例的壓電電纜適合長(zhǎng)度較長(zhǎng)的連續(xù)加工。長(zhǎng)度較長(zhǎng)的壓電電纜可以用于電子圍欄等安全設(shè)施，比如，飛機(jī)場(chǎng)的圍欄上設(shè)置上述壓電電纜，當(dāng)有人或物觸碰壓電電纜時(shí)，與壓電電纜連接的外部檢測(cè)設(shè)備既可以檢測(cè)到，以進(jìn)行及時(shí)的處理等。

在另一具體實(shí)施例中，用導(dǎo)電硅膠制成空心的柔性電芯10，柔性電芯10的直徑10mm,空心的直徑6mm。該空心的柔性電芯10是通過(guò)長(zhǎng)條形管狀原料切割獲得；然后將壓電薄膜21螺旋狀或環(huán)狀緊密包裹柔性電芯10，讓導(dǎo)電帶緊密包裹螺旋狀或環(huán)狀壓電薄膜21，最后在柔性電芯10的空心處插入直徑超過(guò)空心直徑的剛性或柔性膨脹物，讓柔性電芯的外直徑獲得增加，從而可以漲緊包裹在外面的壓電薄膜層20和導(dǎo)電層30，形成一個(gè)棒狀的壓電電纜。同樣，當(dāng)這個(gè)棒狀壓電電纜受壓，也會(huì)導(dǎo)致柔性電芯10的橫截面周長(zhǎng)變長(zhǎng)，對(duì)包裹在外面的壓電薄膜21產(chǎn)生張力，獲得相應(yīng)的電荷信號(hào)，這種棒狀的壓電電纜適合較短長(zhǎng)度的獨(dú)立加工。較短長(zhǎng)度的壓電電纜可以用于各種壓電傳感領(lǐng)域，比如，設(shè)置于床墊中，形成采集人體生理信號(hào)的床墊；又或者，將其設(shè)置在扶手電梯的一端，以感受扶手電梯上是否有人，當(dāng)電梯上無(wú)人時(shí)，電梯緩慢或停止運(yùn)行，當(dāng)有人踏上電梯時(shí)，壓電電纜會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，控制電梯正常運(yùn)行等。

本實(shí)用新型實(shí)施例的壓電電纜，其電芯為導(dǎo)電的柔性電芯10，柔性電芯10外側(cè)包裹壓電薄膜層20，壓電薄膜層20的外側(cè)包裹導(dǎo)電層30，當(dāng)外力作用在壓電電纜時(shí)，柔性電芯10被擠壓變形，而包裹在柔性電芯10外側(cè)的壓電薄膜層20會(huì)因此發(fā)生張力變化，從而產(chǎn)生傳感信號(hào)，其可以如同加工普通電纜一樣進(jìn)行連續(xù)加工，加工時(shí)無(wú)需對(duì)位，無(wú)需在壓電薄膜21表面使用凹凸的結(jié)構(gòu)，也就沒(méi)有部分的壓電薄膜21暴露在空氣中，即提高了壓力傳感的靈敏度，也大大增加了壓電電纜的耐用性。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。