一種石墨烯傳感器的電阻率的測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種石墨烯傳感器的電阻率的測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯傳感器是一種通過(guò)形變來(lái)改變自身電阻值的材料，其輕薄柔軟、可塑性強(qiáng)，對(duì)形變反應(yīng)靈敏，成本低廉，易于大規(guī)模生產(chǎn)制造。因此基于石墨烯傳感器具有的上述優(yōu)點(diǎn)，石墨烯傳感器被得到廣泛應(yīng)用，例如將其應(yīng)用到跑步姿勢(shì)識(shí)別、脈搏識(shí)別等應(yīng)用場(chǎng)景。
[0003]石墨烯傳感器的本征電阻為石墨烯傳感器沒(méi)有發(fā)生任何形變時(shí)，石墨烯傳感器表現(xiàn)出來(lái)的電阻。石墨烯傳感器的電阻率是指石墨烯傳感器發(fā)生的不同的形變程度對(duì)應(yīng)的石墨烯傳感器的電阻值，該參數(shù)具體用于判斷石墨烯傳感器的敏感度。
[0004]當(dāng)石墨烯傳感器應(yīng)用到不同的應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，對(duì)石墨烯傳感器的敏感度有一定要求。例如當(dāng)其應(yīng)用到跑步姿勢(shì)識(shí)別的應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，石墨烯傳感器會(huì)發(fā)生較大形變，此時(shí)要求石墨烯傳感器的電阻率較??；而當(dāng)其應(yīng)用到脈搏識(shí)別的應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，這就需要要求石墨烯傳感器的電阻率較大，從而使得石墨烯傳感器能夠順利的感知用戶(hù)脈搏跳動(dòng)造成的皮膚表面的微小形變。
[0005]因此，提供一種針對(duì)不同石墨烯傳感器的電阻率進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)，成為現(xiàn)有技術(shù)急需解決的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N石墨烯傳感器的電阻率的測(cè)量系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)不同石墨烯傳感器的電阻率進(jìn)行測(cè)量。技術(shù)方案如下:
[0007]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N石墨烯傳感器的電阻率的測(cè)量系統(tǒng)，包括:
[0008]待測(cè)量的石墨烯傳感器；
[0009]用于控制所述石墨烯傳感器發(fā)生形變的控制電路；
[0010]與所述石墨烯傳感器連接，用于將所述石墨烯傳感器發(fā)生形變的形變信息轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的壓電轉(zhuǎn)換電路；
[0011]與所述壓電轉(zhuǎn)換電路連接，用于將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0012]—端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于接收所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送的數(shù)字信號(hào)，并依據(jù)所述數(shù)字信號(hào)計(jì)算得到所述石墨烯傳感器的電阻值；另一端與所述控制電路連接，用于控制所述控制電路工作，以計(jì)算得到所述石墨烯傳感器發(fā)生形變的形變信息；并依據(jù)所述石墨烯傳感器的電阻值和所述形變信息計(jì)算得到所述石墨烯傳感器的電阻率的處理器。
[0013]優(yōu)選地，所述控制電路包括:
[0014]用于提供不同電流值的可變電流源；
[0015]連接于所述可變電流源的兩端，根據(jù)所述可變電流源提供的不同電流值，提供不同磁力的電磁鐵；其中所述電流值與所述磁力對(duì)應(yīng)；
[0016]與所述電磁鐵磁性連接，根據(jù)所述電磁鐵的磁力改變自身形狀的金屬箔片，其中所述石墨烯傳感器與所述金屬箔片緊密連接，以使得所述石墨烯傳感器隨所述金屬箔片發(fā)生形變而發(fā)生形變。
[0017]優(yōu)選地，所述金屬箔片帶有絕緣涂層；
[0018]所述石墨烯傳感器與所述金屬箔片緊密連接包括:
[0019]所述石墨烯傳感器設(shè)置于帶有絕緣涂層的金屬箔片的表面上。
[0020]優(yōu)選地，所述處理器包括:
[0021]與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于接收所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送的數(shù)字信號(hào)，并依據(jù)所述數(shù)字信號(hào)計(jì)算得到所述石墨烯傳感器的電阻值的電阻值計(jì)算電路；
[0022]與所述可變電流源連接，用于線(xiàn)性步進(jìn)控制所述可變電流源輸出線(xiàn)性電流值，并依據(jù)所述線(xiàn)性電流值計(jì)算得到所述石墨烯傳感器發(fā)生形變的形變信息的電流步進(jìn)控制電路；其中，所述線(xiàn)性電流值用于控制所述電磁鐵提供線(xiàn)性磁力，使得所述金屬箔片發(fā)生線(xiàn)性形變，從而保證所述石墨烯傳感器發(fā)生線(xiàn)性形變；
[0023]依據(jù)所述石墨烯傳感器的電阻值和所述形變信息計(jì)算得到所述石墨烯傳感器的電阻率的電阻率計(jì)算電路。
[0024]優(yōu)選地，所述處理器還包括:
[0025]設(shè)置于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述電阻值計(jì)算電路之間，用于對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾，以濾除掉所述數(shù)字信號(hào)中的噪聲信號(hào)的濾波電路。
[0026]優(yōu)選地，所述壓電轉(zhuǎn)換電路包括:電阻分壓電路。
[0027]應(yīng)用本申請(qǐng)的上述技術(shù)方案，本申請(qǐng)?zhí)峁┑氖﹤鞲衅鞯碾娮杪实臏y(cè)量系統(tǒng)包括待測(cè)量的石墨烯傳感器；用于控制所述石墨烯傳感器發(fā)生形變的控制電路；與所述石墨烯傳感器連接，用于將所述石墨烯傳感器發(fā)生的形變信息轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的壓電轉(zhuǎn)換電路；與所述壓電轉(zhuǎn)換電路連接，用于將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；一端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于接收所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送的數(shù)字信號(hào)，并依據(jù)所述數(shù)字信號(hào)計(jì)算得到所述石墨烯傳感器的電阻值；另一端與所述控制電路連接，用于控制所述控制電路工作，以計(jì)算得到所述石墨烯傳感器發(fā)生形變的形變信息；并依據(jù)所述石墨烯傳感器的電阻值和所述形變信息計(jì)算得到所述石墨烯傳感器的電阻率的處理器。因此，本申請(qǐng)?zhí)峁┑氖﹤鞲衅鞯碾娮杪实臏y(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)石墨烯傳感器的電阻率的測(cè)量。
[0028]此外，本申請(qǐng)?zhí)峁┑氖﹤鞲衅鞯碾娮杪实臏y(cè)量系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，容易實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0029]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N石墨烯傳感器的電阻率的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N石墨烯傳感器的電阻率的測(cè)量系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本申請(qǐng)中壓電轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4為本申請(qǐng)中處理器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖5為本申請(qǐng)中處理器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖6為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N石墨烯傳感器的電阻率的測(cè)量系統(tǒng)的再一種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0037]本申請(qǐng)的設(shè)計(jì)思想之一包括:利用石墨烯傳感器具有的當(dāng)其發(fā)生形變時(shí)，其石墨烯傳感器的電阻值隨之發(fā)生變化的特性，通過(guò)分別計(jì)算得到石墨烯傳感器發(fā)生形變后的電阻值以及形變信息，計(jì)算得到石墨烯傳感器的電阻率。
[0038]具體地，如圖1所示，其示出了本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N石墨烯傳感器的電阻率的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:待測(cè)量的石墨烯傳感器100、控制電路200、壓電轉(zhuǎn)換電路300、模數(shù)轉(zhuǎn)換器400和處理器500。其中，
[0039]控制電路200具體用于控制所述待測(cè)量的石墨烯傳感器100發(fā)生形變。
[0040]在本實(shí)施例中，控制電路200的結(jié)構(gòu)示意圖可如圖2所示，包括:
[0041]用于提供不同電流值的可變電流源201 ；
[0042]連接于所述可變電流源201的兩端，根據(jù)所述可變電流源201提供的不同電流值，提供不同磁力的電磁鐵202，其中所述電流值與所述磁力一一對(duì)應(yīng)；
[0043]以及，與所述電磁鐵202磁性連接，根據(jù)所述電磁鐵202的磁力改變自身形狀的金屬箔片203，其中所述石墨稀傳感器100與所述金屬箔片203緊密連接，以使得所述石墨稀傳感器100隨所述金屬箔片203發(fā)生形變而發(fā)生形變。其中優(yōu)選地，本申請(qǐng)中的石墨烯傳感器100具體設(shè)置于帶有絕緣涂層的金屬箔片203的表面上。
[0044]具體在本申請(qǐng)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可變電流源201用于提供不同的電流值，其提供的電流值直接影響著電磁鐵202的磁力大小。例如假設(shè)當(dāng)前可變電流源201提供50A的電流值時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電磁鐵202提供的磁力大小為25N，如果當(dāng)前可變電流源201提供100A的電流值時(shí)，那么對(duì)應(yīng)的電磁鐵202提供的磁力大小為50N，也就是，本申請(qǐng)中可變電流源201提供的電流值與電磁鐵202提供的磁力大小成一定的比例對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0045]進(jìn)一步，本申請(qǐng)中電磁鐵202與金屬箔片203磁性連接，即金屬箔片203會(huì)根據(jù)電磁鐵202提供的磁力大小發(fā)生形變。具體當(dāng)電磁鐵202提供的磁力較大時(shí)，金屬箔片203會(huì)發(fā)生較大形變，當(dāng)電磁鐵202提供的磁力較小時(shí)，金屬箔片203則發(fā)生較小形變。
[0046]而又由于石墨烯傳感器100是設(shè)置在金屬箔片203的表面上，那么當(dāng)金屬箔片203發(fā)生形變時(shí)，便會(huì)同時(shí)使得石墨烯傳感器100發(fā)生形變，從而使得石墨烯傳感器100的電阻值發(fā)生變化。
[0047]其中本申請(qǐng)優(yōu)選地，金屬箔片203帶有絕緣涂層，石墨烯傳感器100具體設(shè)置在帶有絕緣涂層的金屬箔片203的表面上，那么由于石墨烯傳感器100與金屬箔片203相接觸的表面具有絕緣涂層，這就保證了電磁鐵202的磁力不會(huì)對(duì)石墨烯傳感器100產(chǎn)生影響，因此也就保證了測(cè)量石墨烯傳感器100的電阻值的準(zhǔn)確性。
[0048]需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)中的金屬箔片203只是作為示例性說(shuō)明，本申請(qǐng)還可以選擇其他可彎曲的絕緣平面來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0049]壓電轉(zhuǎn)換電路300具體用于將石墨烯傳感器100發(fā)生的形變信息轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
[0050]在本實(shí)施例中，壓電轉(zhuǎn)換電路300的結(jié)構(gòu)如圖3所示，即壓電轉(zhuǎn)換電路300可以采用電阻分壓電路。其中，石墨烯傳感器100在電阻分壓電路中等效為一個(gè)可變電阻器，當(dāng)石墨烯傳感器100發(fā)生形變，電阻值發(fā)生變化時(shí)，壓電轉(zhuǎn)換電路300將石墨烯傳感器100變化的電阻值轉(zhuǎn)換為變化的電壓或變化的電流。其中，壓電轉(zhuǎn)換電路300獲得的變化的電壓或變化的電流即為模擬信號(hào)。
[0051]當(dāng)然，本申請(qǐng)中的壓電轉(zhuǎn)換電路300還可以為通過(guò)運(yùn)放實(shí)現(xiàn)帶預(yù)放大功能的壓電轉(zhuǎn)換電路。
[0052]模數(shù)轉(zhuǎn)換器400與所述壓電轉(zhuǎn)換電路300連接，用于將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
[0053]在本申請(qǐng)中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器400將壓電轉(zhuǎn)換電路300輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
[0054]在本申請(qǐng)實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)可變電流源201提供不同的電流值引起石墨烯傳感器100發(fā)生形變后，會(huì)使得石墨烯傳感器100的電阻值發(fā)生變化，而石墨烯傳感器100發(fā)生變化的電阻值又會(huì)使得壓電轉(zhuǎn)換電路300輸出的模擬信號(hào)(電壓信號(hào)或電流信號(hào))不同，那么不同的模擬信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器400轉(zhuǎn)換后便得到了不同的數(shù)字信號(hào)。此時(shí)的數(shù)字信號(hào)唯一且直接反應(yīng)了當(dāng)前石墨烯傳感器100的電阻值。因此本申請(qǐng)