摩擦电压力感应电缆的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种摩擦电压力感应电缆，用以解决利用压电技术实现的压力感应电缆工艺复杂的问题。该电缆包括：导体线芯层、以及包裹在导体线芯层外部的摩擦结构层，导体线芯层和摩擦结构层之间相互接触的部分作为摩擦电压力感应电缆的摩擦界面，其中，导体线芯层包括：至少一个导电芯，至少一个导电芯作为摩擦电压力感应电缆的第一感应信号输出端；摩擦结构层包括:金属层，金属层作为摩擦电压力感应电缆的第二感应信号输出端；并且，导体线芯层进一步包括：设置在导电芯外部的第一绝缘层，和/或，摩擦结构层进一步包括：第二绝缘层，其中，第二绝缘层的第一侧表面与金属层相互接触，第二绝缘层的第二侧表面与导体线芯层相互接触。
【专利说明】摩擦电压力感应电缆
【技术领域】
[0001]本发明涉及压力感应电缆，特别涉及一种基于摩擦电的压力感应电缆。
【背景技术】
[0002]压力感应电缆是一种采用同轴设计的压力传感器，通常的压力感应电缆采用压电形式实现，也称为压电感应电缆。当压电感应电缆被压缩或拉伸时，会发生压电效应，从而产生正比于压力的电荷或电压信号。上述利用压电原理制作的压力感应电缆虽然为人们提供了很多方便，但尚存在着一定的缺陷:例如，现有的压力感应电缆一般由金属编织芯线、压电材料和金属外壳制成同轴结构，在制造过程中，需要将压电材料置于一个强电场中极化，导致制造工艺非常复杂。
[0003]另一方面，物体和物体之间相互摩擦时会使一方带上负电，另一方带上正电，这种由于物体间摩擦而产生的电叫摩擦电。摩擦电是自然界最常见的现象之一，且摩擦电的产生条件非常宽泛，因此，如果能够将摩擦电应用到压力感应电缆中，势必会给人们的生活带来更多的便利。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种摩擦电压力感应电缆，用以解决现有技术中利用压电技术实现的压力感应电缆工艺复杂的问题。
[0005]一种摩擦电压力感应电缆，包括:导体线芯层、以及包裹在所述导体线芯层外部的摩擦结构层，所述导体线芯层和所述摩擦结构层之间相互接触的部分作为所述摩擦电压力感应电缆的摩擦界面,其中，所述导体线芯层包括:至少一个导电芯,所述至少一个导电芯作为所述摩擦电压力感应电缆的第一感应信号输出端；所述摩擦结构层包括:金属层，所述金属层作为所述摩擦电压力感应电缆的第二感应信号输出端；并且，所述导体线芯层进一步包括:设置在所述导电芯外部的第一绝缘层，和/或，所述摩擦结构层进一步包括:第二绝缘层，其中，所述第二绝缘层的第一侧表面与所述金属层相互接触，所述第二绝缘层的第二侧表面与所述导体线芯层相互接触。
[0006]较佳的，所述导体线芯层为圆柱状结构或棱柱状结构。
[0007]较佳的，当所述摩擦结构层进一步包括第二绝缘层时，所述第二绝缘层为螺旋式缠绕在所述导体线芯层上的线状结构或带状结构，所述金属层设置在所述第二绝缘层的外部，其中，所述金属层螺旋式缠绕在所述第二绝缘层的外部，或者，所述金属层整体性包覆在所述第二绝缘层的外部。
[0008]较佳的，所述摩擦结构层为螺旋式缠绕在所述导体线芯层上的线状结构或带状结构。
[0009]较佳的，在所述摩擦结构层中，每相邻的两个缠绕层之间没有缝隙或缝隙极小。
[0010]较佳的，当所述摩擦结构层为线状结构时，所述摩擦结构层中的金属层为至少一个金属芯；并且，当所述摩擦结构层进一步包括第二绝缘层时，所述第二绝缘层为包裹在所述至少一个金属芯外部的圆筒状绝缘层；当所述摩擦结构层为带状结构时，所述摩擦结构层中的金属层为金属带或金属箔；并且，当所述摩擦结构层进一步包括第二绝缘层时，所述第二绝缘层为与所述金属带或金属箔层叠设置的带状绝缘层。
[0011]较佳的，所述摩擦结构层中的金属层为多个金属芯，且多个金属芯之间相互平行或相互缠绕。
[0012]较佳的，当所述摩擦结构层进一步包括所述第二绝缘层时，所述第二绝缘层的第二侧表面上设置有微纳凹凸结构；当所述摩擦结构层不包括所述第二绝缘层时，所述摩擦结构层的金属层上设置有微纳凹凸结构。
[0013]较佳的，当所述导体线芯层不包括所述第一绝缘层时，所述导体线芯层的导电芯上设置有微纳结构。
[0014]较佳的，所述导电芯的数量为多个，且多个导电芯之间平行设置或缠绕设置。
[0015]较佳的，所述第一绝缘层整体包裹所述多个导电芯，或者，所述第一绝缘层分别包裹每个导电芯。
[0016]较佳的，进一步包括:包裹在所述摩擦结构层外侧的屏蔽层，以及包裹在所述屏蔽层外侧的保护层。
[0017]较佳的，所述屏蔽层为编织铜网、铜屏蔽带、铝塑复合带或铜塑复合带。
[0018]较佳的，所述屏蔽层的材料为铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；所述金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、锌、锡、钨或钒；所述合金是钢、铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0019]较佳的，所述导电芯的材料为铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；所述金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、锌、锡、钨或钒；所述合金是钢、铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0020]较佳的，所述导电芯为裸铜线、镀锡铜线、裸铜绞镀铜线、镀绞镀铜线、镀银铜线、铜包钢、铜箔丝或聚氨酯漆包线。
[0021]较佳的，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的材料分别选自以下材料中的一种:聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、氟塑料、聚氯乙烯、聚全氟乙丙烯、尼龙、聚烯烃、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、硅橡胶、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚苯乙烯、氯化聚醚、聚酰亚胺、聚酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、热塑性硫化橡胶TPV、热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU、三元乙丙橡胶EPDM或热塑性橡胶TPR、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚四氟乙烯PTFE、聚二甲基硅氧烷PDMS、聚偏氟乙烯、聚酯纤维、氟化乙烯丙烯共聚物、聚酰亚胺薄膜或苯胺甲醛树脂薄膜；其中，当所述摩擦电压力感应电缆同时包括第一绝缘层和第二绝缘层时，所述第一绝缘层和第二绝缘层的材质不同。
[0022]本发明实施例中，利用包裹在导体线芯层上的摩擦结构层与所述导体线芯层之间的摩擦来产生感应信号，导体线芯层和摩擦结构层之间相互接触的部分作为所述摩擦电压力感应电缆的摩擦界面，从而利用摩擦电实现了压力感应电缆的制作。由于本发明中只需制作出两个用于摩擦的界面即可，无需极化等过程，因此，大大简化了制作工艺。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1a和图1b分别示出了本发明实施例一提供的摩擦电压力感应电缆的立体结构示意图和径向截面结构示意图；
[0024]图2a示出了本发明实施例二提供的摩擦电压力感应电缆的立体结构示意图；
[0025]图2b示出了图2a中的摩擦结构层尚未完全缠绕在导体线芯层上时的结构图；
[0026]图3示出了本发明实施例三提供的摩擦电压力感应电缆的立体结构示意图；
[0027]图4示出了当图1b中的导电芯为三个时，对应的感应电缆的径向截面结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]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。
[0029]本发明提供了一种摩擦电压力感应电缆，用以解决现有技术中利用压电技术实现的压力感应电缆工艺复杂的问题。
[0030]本发明提供的摩擦电压力感应电缆包括:导体线芯层、以及包裹在该导体线芯层外部的摩擦结构层，导体线芯层和摩擦结构层之间相互接触的部分作为摩擦电压力感应电缆的摩擦界面，其中，该导体线芯层包括:至少一个导电芯，该至少一个导电芯作为摩擦电压力感应电缆的第一感应信号输出端；该摩擦结构层包括:金属层，该金属层作为摩擦电压力感应电缆的第二感应信号输出端；并且，该导体线芯层进一步包括:设置在该导电芯外部的第一绝缘层，和/或，该摩擦结构层进一步包括:第二绝缘层，其中，该第二绝缘层的第一侧表面与该金属层相互接触，该第二绝缘层的第二侧表面与该导体线芯层相互接触。
[0031]具体地，第二绝缘层的第一侧表面与金属层相互接触时，既可以采取固定式接触的方式也可以采取非固定式接触的方式。
[0032]在上述方案中，利用包裹在导体线芯层上的摩擦结构层与导体线芯层之间的摩擦来产生感应信号，导体线芯层和摩擦结构层之间相互接触的部分作为所述摩擦电压力感应电缆的摩擦界面，从而利用摩擦电实现了压力感应电缆的制作。由于本发明中只需制作出两个用于摩擦的界面即可，无需极化等过程，因此，大大简化了制作工艺。
[0033]下面通过几个具体的实施例对上面介绍的摩擦电压力感应电缆的结构进行详细介绍。
[0034]实施例一、
[0035]图1a和图1b分别示出了本发明实施例一提供的摩擦电压力感应电缆的立体结构示意图和径向截面结构示意图。如图1a所示，该摩擦电压力感应电缆包括:导体线芯层I和螺旋式缠绕在该导体线芯层I上的摩擦结构层2，其中，导体线芯层I和摩擦结构层2之间相互接触的部分作为该摩擦电压力感应电缆的摩擦界面。另参见图1b可知，该导体线芯层进一步包括:导电芯11和包裹在该导电芯11外部的第一绝缘层12。该摩擦结构层进一步包括:金属层21以及与该金属层21层叠设置的第二绝缘层22。
[0036]具体地，上述的导电芯11 一般为圆柱体结构，包裹该导电芯11的第一绝缘层12为圆环体结构(其径向截面为圆环结构)，且该第一绝缘层12与该导电芯11同轴设置，由此形成的导体线芯层也为圆柱体结构。具体制作时，可以采用挤出或者浇注成型工艺，在导电芯11的外侧制作第一绝缘层12，使第一绝缘层12整体连续包覆在导电芯的外表面上。
[0037]另外，层叠设置的金属层21和第二绝缘层22之间可以是相互固定在一起的。例如，可以通过印刷、蒸镀或射频溅射等各种工艺，在制作好的第二绝缘层22的第一侧表面上固定设置金属层21。在本实施例中，金属层21为带状结构(例如金属带或金属箔)，第二绝缘层22也为带状绝缘层，由此构成的摩擦结构层也为双层的带状结构。该带状结构的摩擦结构层以螺旋方式缠绕在上述的导体线芯层上，具体缠绕时，将第二绝缘层22的第二侧表面(即未固定金属层21的一侧表面)缠绕在导体线芯层中的第一绝缘层12的外表面上。因此，从图1b所示的径向截面结构示意图看到，该摩擦电压力感应电缆由内到外依次为导电芯11、第一绝缘层12、第二绝缘层22和金属层21。优选地，摩擦结构层以螺旋式缠绕的方式覆盖导体线芯层的整个外表面。具体地，摩擦结构层的缠绕间距可以根据需要灵活选择，优选采用紧密缠绕的方式进行缠绕，即:相邻的两缠绕层之间无缝隙或缝隙极小(其中，缝隙极小是考虑到接触面在微观状态下不可能完全没有缝隙的情况)。例如，以摩擦结构层按照从左向右的方向逐圈地螺旋式缠绕导体线芯层为例，从左边数第一个缠绕层的左侧边与第二个缠绕层的左侧边之间的距离恰好等于摩擦结构层的带状宽度(后续缠绕层的间距依此类推)，因此，每相邻的两个缠绕层之间既不会出现空隙也不会相互重叠。采用这种缠绕方式制作的电缆能够全面地感应到电缆上每个细微部分的压力情况，因此能够显著提高电缆感应信号时的准确率。当然，也可以适当调整摩擦结构层的缠绕间距，使每相邻的两个缠绕层之间存在部分重叠区域，以防止电缆因发生弯曲而使两个相邻的缠绕层之间出现间隙；相反地，还可以使每相邻的两个缠绕层之间存在适当的空隙，以便在准确度要求较低的情况下尽可能地节省制作成本。
[0038]在上述的摩擦电压力感应电缆中，第一绝缘层12和第二绝缘层22之间相互接触的部分作为该电缆的摩擦界面，导电芯11和金属层21分别作为该电缆的两个感应信号输出端。
[0039]下面具体介绍一下本实施例的摩擦电压力感应电缆的工作原理:当该摩擦电压力感应电缆发生机械形变时，摩擦电压力感应电缆中的第二绝缘层22与第一绝缘层12相互摩擦产生静电荷，从而在导电芯11和金属层21上感应出电荷，由此导致导电芯11和金属层21之间出现电势差。由于导电芯11和金属层21之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦电压力感应电缆恢复到原来状态时，这时形成在导电芯11和金属层21之间的内电势消失，此时已平衡的导电芯11和金属层21之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电路形成反向电流。在具体应用中，上述摩擦电压力感应电缆在受力条件下，通过第二绝缘层22与第一绝缘层12之间的摩擦，能够产生与施加到压力感应电缆上的压力大小一一对应的电压信号，压力与电压信号的关系优选为单调递增关系或线性关系。
[0040]下面集中介绍一下上述电缆中各部分的材质:
[0041]其中，导电芯的材质可以从以下材质中选择:铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；所述金属是锌、锡、金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；所述合金是钢、招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。优选地，导电芯为裸铜线、镀锡铜线、裸铜绞镀铜线、镀绞镀铜线、镀银铜线、铜箔丝、铜包钢或聚氨酯漆包线。
[0042]金属层可以通过导电薄膜层来制作，例如，可以为金属薄膜、合金薄膜、或金属复合层薄膜等具有优良的电导能力的薄膜。另外，金属层的材质也可以参照导电芯的材质进行选择。
[0043]第一绝缘层和第二绝缘层的材料分别选自以下材料中的一种:为聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、氟塑料、聚氯乙烯、聚全氟乙丙烯、尼龙、聚烯烃、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、硅橡胶、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚苯乙烯、氯化聚醚、聚酰亚胺、聚酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、热塑性硫化橡胶TPV、热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU、三元乙丙橡胶EPDM、热塑性橡胶TPR、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚四氟乙烯PTFE、聚二甲基硅氧烷PDMS、聚偏氟乙烯、聚酯纤维、氟化乙烯丙烯共聚物、聚酰亚胺薄膜或苯胺甲醛树脂薄膜。优选地，为了提高摩擦效果，当摩擦电压力感应电缆同时包括第一绝缘层和第二绝缘层时，第一绝缘层和第二绝缘层的材质不同。
[0044]另外，为了进一步提高感应电缆的灵敏度，还可以在第二绝缘层的第二侧表面(SP与导体线芯层相接触的一个侧表面)上设置微纳结构。由于微纳结构的存在，能够显著提高摩擦阻力，由此，当电缆受到挤压时，两个摩擦界面的相对表面能够更好地接触摩擦，并在导电芯和金属层处感应出较多的电荷。上述的微纳结构具体可以采取如下两种可能的实现方式:第一种方式为，该微纳结构是微米级或纳米级的非常小的凹凸结构。该凹凸结构能够增加摩擦阻力，提高发电效率。具体地，该凹凸结构可以是半圆形、条纹状、立方体型、四棱锥型、或圆柱形等形状的凹凸结构。第二种方式为，该微纳结构是纳米级孔状结构，此时第二绝缘层所用材料优选为聚偏氟乙烯(PVDF)，其厚度为0.5-1.2mm (优选1.0mm)，且其相对导体线芯层的面上设有多个纳米孔。其中，每个纳米孔的尺寸，即宽度和深度，可以根据应用的需要进行选择，优选的纳米孔的尺寸为:宽度为1-1OOnm以及深度为4_50 μ m。纳米孔的数量可以根据需要的输出电流值和电压值进行调整，优选的这些纳米孔是孔间距为2-30 μ m的均匀分布，更优选的平均孔间距为9 μ m的均匀分布。
[0045]另外，本实施例中的摩擦电压力感应电缆还可以进一步包括屏蔽层3和保护层4。其中，屏蔽层3包裹在摩擦结构层的外侧，用于屏蔽干扰信号。优选地，可以采用编织铜网、铜屏蔽带、铝塑复合带或铜塑复合带来制作该屏蔽层。屏蔽层的材料可以参照导电芯的材料进行选择，此处不再赘述。保护层4包裹在屏蔽层3的外侧，用于对整个电缆起到保护作用，防止尖锐物品划伤电缆。保护层4的材质可以为聚乙烯，乙丙橡胶(EPR)、丁晴橡胶、聚氯乙烯(PVC)、聚烯烃(聚乙烯及其衍生物)、氟塑料(PTFE)、聚全氟乙丙烯、四氟乙烯一乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、氯化聚醚、聚酰胺(尼龙)、聚酰亚胺、或聚酯(PET)等。
[0046]在实施例一中主要以摩擦结构层为带状结构为例进行了介绍，在实际情况中，实施例一中的摩擦结构层也可以为线状结构，此时，摩擦结构层中的金属层为至少一个金属芯(该金属芯可由金属丝或金属线构成)，而第二绝缘层则为包裹在该至少一个金属芯外部的圆筒状绝缘层。其中，当金属芯为多个时，多个金属芯之间既可以相互平行也可以相互缠绕，第二绝缘层整体性包裹在这多个相互平行或相互缠绕的金属芯的外部。此时，第二绝缘层的外表面(即第二侧表面)缠绕在导体线芯层上，第二绝缘层的内表面(即第一侧表面)包裹住金属层并与金属层相互固定。其中，当摩擦结构层为线状结构时，可以参照感应线圈的方式一圈圈地缠绕在导体线芯层上，具体的缠绕间距也可以根据实际情况进行调节，优选紧密缠绕方式。
[0047]另外，上面介绍的摩擦结构层中的第二绝缘层和金属层是作为一个整体一起缠绕到导体线芯层上的(无论第二绝缘层和金属层之间是相互固定的还是不固定的，二者都是作为一个整体一起进行缠绕的)。实际上，实施例一中的第二绝缘层和金属层也可以分别缠绕到导体线芯层上:例如，先将线状结构或带状结构的第二绝缘层螺旋式缠绕在导体线芯层上，然后，再将金属层设置在该第二绝缘层的外部，其中，金属层在设置时，既可以通过螺旋式缠绕的方式设置在第二绝缘层的外部(此时金属层可以是金属丝、金属线、金属带或金属箔等)，也可以通过整体性包覆的方式设置在第二绝缘层的外部(此时金属层可以是诸如编织铜网之类的金属网、或整体性包裹在第二绝缘层外部的金属筒等，例如可以由铜屏蔽带、铝塑复合带或铜塑复合带来制作该金属筒)。总之，本实施例对第二绝缘层与金属层之间的具体设置方式不做限定，只要能够实现摩擦发电的目的即可。
[0048]实施例二、
[0049]图2a示出了本发明实施例二提供的摩擦电压力感应电缆的立体结构示意图。如图2a所示，该摩擦电压力感应电缆包括:导体线芯层I和螺旋式缠绕在该导体线芯层I上的摩擦结构层2。另外，为了更加清楚地表述出上述的摩擦结构层2的缠绕方式，图2b示出了图2a中的摩擦结构层2尚未完全缠绕在导体线芯层I上时的结构图，从图2b中可以看至IJ，摩擦结构层2的末端部分还没有缠绕在导体线芯层I上。
[0050]本实施例中的摩擦结构层与实施例一相同，具体包括层叠设置的金属层和第二绝缘层。本实施例与实施例一的主要区别在于:本实施例中的导体线芯层I只包括导电芯，而不包括包裹在该导电芯外部的第一绝缘层。
[0051]因此，该摩擦电压力感应电缆由内到外依次为导电芯、第二绝缘层和金属层(第二绝缘层和金属层的具体设置方式可参照实施例一，此处不再赘述)。其中，导电芯和第二绝缘层之间相互接触的部分作为该电缆的摩擦界面，导电芯和金属层分别作为该电缆的两个感应信号输出端。
[0052]本实施例中的摩擦电压力感应电缆的工作原理与实施例一类似:当该摩擦电压力感应电缆发生机械形变时，摩擦电压力感应电缆中的导电芯与第二绝缘层相互摩擦产生静电荷，从而在导电芯和金属层上感应出电荷，由此导致导电芯和金属层之间出现电势差。由于导电芯和金属层之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦电压力感应电缆恢复到原来状态时，产生电流的原理与实施例一类似，此处不再赘述。
[0053]另外，在本实施例中，除了可以按照实施例一中的方式在第二绝缘层上进一步设置微纳结构之外，还可以进一步通过打磨的方式在导电芯的外侧设置微纳结构，以便进一步提高感应电缆的灵敏度。
[0054]实施例三、
[0055]图3示出了本发明实施例三提供的摩擦电压力感应电缆的立体结构示意图。如图3所示，该摩擦电压力感应电缆包括:导体线芯层I和螺旋式缠绕在该导体线芯层I上的摩擦结构层2。
[0056]本实施例中的导体线芯层I与实施例一相同，具体包括导电芯和包裹在该导电芯外部的第一绝缘层。本实施例与实施例一的主要区别在于:本实施例中的摩擦结构层只包括金属层，而不包括第二绝缘层。其中，金属层既可以是带状结构(例如金属箔或金属带)也可以是线状结构(例如金属芯)。无论金属层为带状结构还是线状结构，其具体形式和缠绕方式都可参照实施例一来实现。例如，当金属层为线状结构时，该金属层也可以由至少一个金属芯构成，当金属芯为多个时，多个金属芯之间既可以相互平行也可以相互缠绕。
[0057]由此可见，该摩擦电压力感应电缆由内到外依次为导电芯、第一绝缘层和金属层。其中，第一绝缘层和金属层之间相互接触的部分作为该电缆的摩擦界面，导电芯和金属层分别作为该电缆的两个感应信号输出端。
[0058]本实施例中的摩擦电压力感应电缆的工作原理与实施例一类似:当该摩擦电压力感应电缆发生机械形变时，摩擦电压力感应电缆中的第一绝缘层与金属层相互摩擦产生静电荷，从而在导电芯和金属层上感应出电荷，由此导致导电芯和金属层之间出现电势差。由于导电芯和金属层之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦电压力感应电缆恢复到原来状态时，产生电流的原理与实施例一类似，此处不再赘述。
[0059]另外，在本实施例中，也可以通过打磨的方式在金属层与导体线芯层相互接触的部分设置微纳结构，以便进一步提高感应电缆的灵敏度。
[0060]在上述的实施例二、三中也可以进一步包括屏蔽层和保护层。而且，本领域技术人员还可以对上述的三个实施例进行各种变形，例如，在上述的三个实施例中，是以导体线芯层为圆柱状结构为例进行描述的，实际情况中，导体线芯层也可以为棱柱状结构，例如，三棱柱、四棱柱等，相应地，感应电缆除了可以为上述实施例中的圆柱状之外，也可以为棱柱状，例如，可以是三棱柱状电缆、四棱柱状电缆等。而且，在上述三个实施例中，导电芯的数量还可以为多个，多个导电芯之间既可以相互平行设置，也可以相互缠绕设置。其中，当导电芯为多个时，第一绝缘层既可以整体性包裹在多个导电芯的外部，也可以分别包裹每个导电芯。当第一绝缘层分别包裹每个导电芯时，可以使第一绝缘层的数量与导电芯的数量相同，以使每个第一绝缘层分别包裹住一个导电芯；或者，还可以将这多个第一绝缘层制作为一个相互连接的整体性结构。图4示出了当图1b中的导电芯为三个时，对应的感应电缆的径向截面结构示意图，在图4中，第一绝缘层整体性包裹在多个导电芯的外部。
[0061]本发明提供的摩擦电压力感应电缆为缠绕式电缆，总体结构为同轴电缆，能够感测冲击或振动，具有灵敏度高、制备成本低、且制备工艺简单等诸多优势，可广泛应用于很多领域。例如，可以作为接触式传感器用于周边信号检测、用于智能交通传感器、运输领域监测系统、压力电缆开关，可用于医疗领域的生命特征监测、周界安全，还可设置于安防地毯内作为压力传感器，并可用于与压力或震动传感器相关的各种应用领域。
[0062]本领域技术人员可以理解，虽然上述说明中，为便于理解，对方法的步骤采用了顺序性描述，但是应当指出，对于上述步骤的顺序并不作严格限制。
[0063]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如:R0M/RAM、磁碟、光盘等。
[0064]还可以理解的是，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。
[0065]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种摩擦电压力感应电缆，其特征在于，包括:导体线芯层、以及包裹在所述导体线芯层外部的摩擦结构层，所述导体线芯层和所述摩擦结构层之间相互接触的部分作为所述摩擦电压力感应电缆的摩擦界面，其中， 所述导体线芯层包括:至少一个导电芯，所述至少一个导电芯作为所述摩擦电压力感应电缆的第一感应信号输出端；所述摩擦结构层包括:金属层，所述金属层作为所述摩擦电压力感应电缆的第二感应信号输出端； 并且，所述导体线芯层进一步包括:设置在所述导电芯外部的第一绝缘层，和/或，所述摩擦结构层进一步包括:第二绝缘层，其中，所述第二绝缘层的第一侧表面与所述金属层相互接触，所述第二绝缘层的第二侧表面与所述导体线芯层相互接触。
2.如权利要求1所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，所述导体线芯层为圆柱状结构或棱柱状结构。
3.如权利要求1或2所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，当所述摩擦结构层进一步包括第二绝缘层时，所述第二绝缘层为螺旋式缠绕在所述导体线芯层上的线状结构或带状结构，所述金属层设置在所述第二绝缘层的外部， 其中，所述金属层螺旋式缠绕在所述第二绝缘层的外部，或者，所述金属层整体性包覆在所述第二绝缘层的外部。
4.如权利要求1或2所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，所述摩擦结构层为螺旋式缠绕在所述导体线芯层上的线状结构或带状结构。
5.如权利要求4所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，在所述摩擦结构层中，每相邻的两个缠绕层之间没有缝隙或缝隙极小。
6.如权利要求4所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，当所述摩擦结构层为线状结构时，所述摩擦结构层中的金属层为至少一个金属芯；并且，当所述摩擦结构层进一步包括第二绝缘层时，所述第二绝缘层为包裹在所述至少一个金属芯外部的圆筒状绝缘层； 当所述摩擦结构层为带状结构时，所述摩擦结构层中的金属层为金属带或金属箔；并且，当所述摩擦结构层进一步包括第二绝缘层时，所述第二绝缘层为与所述金属带或金属箔层叠设置的带状绝缘层。
7.如权利要求6所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，所述摩擦结构层中的金属层为多个金属芯，且多个金属芯之间相互平行或相互缠绕。
8.如权利要求1所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，当所述摩擦结构层进一步包括所述第二绝缘层时，所述第二绝缘层的第二侧表面上设置有微纳结构；当所述摩擦结构层不包括所述第二绝缘层时，所述摩擦结构层的金属层上设置有微纳结构。
9.如权利要求1或8所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，当所述导体线芯层不包括所述第一绝缘层时，所述导体线芯层的导电芯上设置有微纳结构。
10.如权利要求1所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，所述导电芯的数量为多个，且多个导电芯之间平行设置或缠绕设置。
11.如权利要求10所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，所述第一绝缘层整体包裹所述多个导电芯，或者，所述第一绝缘层分别包裹每个导电芯。
12.如权利要求1所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，进一步包括:包裹在所述摩擦结构层外侧的屏蔽层，以及包裹在所述屏蔽层外侧的保护层。
13.如权利要求12所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，所述屏蔽层为编织铜网、铜屏蔽带、铝塑复合带或铜塑复合带。
14.如权利要求12所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，所述屏蔽层的材料为铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；所述金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、锌、锡、钨或钒；所述合金是钢、铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
15.如权利要求1所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，所述导电芯的材料为铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；所述金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、猛、钥、锌、锡、鹤或钥;；所述合金是钢、招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
16.如权利要求1所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，所述导电芯为裸铜线、镀锡铜线、裸铜绞镀铜线、镀绞镀铜线、镀银铜线、铜包钢、铜箔丝或聚氨酯漆包线。
17.如权利要求1所述的摩擦电压力感应电缆，其特征在于，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的材料分别选自以下材料中的一种:聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、氟塑料、聚氯乙烯、聚全氟乙丙烯、尼龙、聚烯烃、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、硅橡胶、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚苯乙烯、氯化聚醚、聚酰亚胺、聚酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、热塑性硫化橡胶TPV、热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU、三元乙丙橡胶EPDM或热塑性橡胶TPR、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚四氟乙烯PTFE、聚二甲基硅氧烷PDMS、聚偏氟乙烯、聚酯纤维、氟化乙烯丙烯共聚物、聚酰亚胺薄膜或苯胺甲醛树脂薄膜； 其中，当所述摩擦电压力感应电缆同时包括第一绝缘层和第二绝缘层时，所述第一绝缘层和第二绝缘层的材质不同。
【文档编号】H02N1/04GK104515631SQ201310444934
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】王珊, 付晓玥, 刘红阁, 冯顺, 徐传毅 申请人:纳米新能源（唐山）有限责任公司