一種流量傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于直接測量液體流量的流量傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]在液體流量傳感器中，最常見的是渦輪傳感器。其原理是流動的液體對渦輪產(chǎn)生沖擊力帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，利用渦輪的旋轉(zhuǎn)帶動磁鐵旋轉(zhuǎn)。進而通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流，測量電流的大小以得到水流量的數(shù)值。
[0003]傳統(tǒng)的渦輪傳感器在實際使用過程中存在諸多問題。由于渦輪傳感器通過機械旋轉(zhuǎn)的方式獲取液體的流量信息，所以，機械裝置的性能成為影響流量監(jiān)控準確與否的關(guān)鍵因素。但是，機械設(shè)備的老化是不可避免的，例如軸承的老化、磨損等問題。另一方面，因渦輪直接與水接觸，水中的化學(xué)成分及污垢會給渦輪帶來破壞，造成腐蝕、生銹等問題，改變渦輪的轉(zhuǎn)動慣量，使傳感器的準確性大幅下降。
[0004]所以，為了解決傳統(tǒng)流量傳感器存在的缺陷，有必要提供一種新型液體流量傳感器，利用簡潔的方式獲取液體流量的信息，無需采用渦輪、電磁感應(yīng)裝置等機械設(shè)備，避免由于機械結(jié)構(gòu)的老化和破損造成的測量準確性降低。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的一個目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的流量傳感器。
[0006]根據(jù)本實用新型的第一方面，提供了一種流量傳感器，其中包括:
[0007]石墨烯傳感元件；
[0008]兩支導(dǎo)線；
[0009]柔性載體；
[0010]所述柔性載體包覆在所述石墨烯傳感元件上，兩支所述導(dǎo)線分別與所述石墨烯傳感元件電連接，且所述導(dǎo)線項所述柔性載體之外引出。
[0011 ] 特別的，所述石墨稀傳感元件可以密封在所述柔性載體中，所述石墨稀傳感元件可以為纖維狀結(jié)構(gòu)。
[0012]優(yōu)選的，所述柔性載體可以為圓柱形結(jié)構(gòu)，所述石墨烯傳感元件可以位于所述柔性載體的圓柱軸線位置。所述柔性載體還可以為矩形板結(jié)構(gòu)。
[0013]當所述石墨稀傳感元件為纖維狀結(jié)構(gòu)時，所述導(dǎo)線可以連接在所述石墨稀傳感元件的兩端。
[0014]優(yōu)選的，所述柔性載體的材料可以是柔性絕緣疏水材料，特別的，所述柔性載體的材料可以是聚一.甲基娃氧燒。
[0015]另一方面，本實用新型提供了一種流量傳感器的制造方法，其中包括:
[0016]步驟A、制備石墨烯傳感元件；
[0017]步驟B、在所述石墨稀傳感元件上連接兩支導(dǎo)線；
[0018]步驟C、在所述石墨烯傳感元件周圍形成柔性載體，所述柔性載體將所述石墨烯傳感兀件完全當封；
[0019]所述柔性載體與所述石墨烯傳感元件緊密接合，以在所述柔性載體產(chǎn)生形變時，使所述石墨稀傳感元件隨所述柔性載體一同形變。
[0020]本實用新型還提供了另一種流量傳感器的制造方法，其中包括:
[0021]步驟A、制備石墨烯傳感元件；
[0022]步驟B、在所述石墨稀傳感元件周圍形成柔性載體，所述石墨稀傳感元件從所述柔性載體中露出；
[0023]步驟C、在所述石墨稀傳感元件上連接兩支導(dǎo)線；
[0024]所述柔性載體與所述石墨烯傳感元件緊密接合，以在所述柔性載體產(chǎn)生形變時，使所述石墨稀傳感元件隨所述柔性載體一同形變。
[0025]優(yōu)選的，所述步驟A的制備石墨烯傳感元件還可以包括:
[0026]步驟A1、提供氧化石墨烯溶液和凝固浴；
[0027]步驟A2、將所述氧化石墨烯溶液滴入所述凝固浴，所述氧化石墨烯溶液滴入時的拖曳軌跡呈線形，生成纖維狀結(jié)構(gòu)的石墨烯傳感元件；
[0028]步驟A3、將生成的石墨烯傳感元件從所述凝固浴中取出。
[0029]另外，所述氧化石墨烯溶液的濃度可以為10mg/mL，所述凝固浴可以包括溶劑和溶質(zhì)。所述溶劑是體積比為3:1的水和乙醇溶劑，所述溶質(zhì)為質(zhì)量分數(shù)為5%的氫氧化鈉。
[0030]在本實用新型提供的流量傳感器中，石墨烯傳感元件不直接與水流接觸，柔性載體提供的穩(wěn)定密封環(huán)境既能保護石墨烯傳感元件，同時柔性載體自身作為受力元件，能夠向傳感元件傳遞作用力。另外，由于柔性載體的疏水性，其可以避免流體對器件的污染。而石墨烯傳感元件的電阻隨其形變量呈指數(shù)變化，可獲得高穩(wěn)定性和靈敏度。
[0031]通過以下參照附圖對本實用新型的示例性實施例的詳細描述，本實用新型的其它特征及其優(yōu)點將會變得清楚。
【附圖說明】
[0032]被結(jié)合在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本實用新型的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本實用新型的原理。
[0033]圖1是本實用新型具體實施例中提供的流量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是本實用新型具體實施例中提供的流量傳感器的底面示意圖；
[0035]圖3是本實用新型具體實施例中提供的流量傳感器在使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0036]現(xiàn)在將參照附圖來詳細描述本實用新型的各種示例性實施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達式和數(shù)值不限制本實用新型的范圍。
[0037]以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本實用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0038]對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當被視為說明書的一部分。
[0039]在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。
[0040]應(yīng)注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。
[0041]本實用新型提供了一種流量傳感器，其中包括石墨烯傳感元件、兩支導(dǎo)線和柔性載體。所述石墨稀傳感元件由石墨稀材料構(gòu)成，所述柔性載體形成在所述石墨稀傳感元件周圍，包覆在所述石墨烯傳感元件上并與其緊密接合，兩支導(dǎo)線分別與所述石墨烯傳感元件電連接，導(dǎo)線從所述柔性載體外側(cè)引出，將石墨烯傳感元件與外部設(shè)備連通。所述柔性載體具有良好的彈性，能夠在外力作用下產(chǎn)生彎曲、拉伸等變形，所述石墨烯傳感元件具有導(dǎo)電性和彈性，其電阻率隨自身的形變程度而改變。本實用新型所述的流量傳感器工作原理如下，將所述流量傳感器置于流動的液體中，所述柔性載體在液體流動的作用力下發(fā)生彎曲和拉伸變形，由于所述柔性載體與所述石墨烯傳感元件緊密接合，所述石墨烯傳感元件隨柔性載體一同產(chǎn)生彎曲和拉伸變形。外部設(shè)備通過導(dǎo)線向所述石墨烯傳感元件中持續(xù)輸送電流或信號，當所述石墨烯傳感元件的電阻率由于形變產(chǎn)生變化時，外部設(shè)備能夠檢測到流經(jīng)石墨烯傳感元件的電流和信號發(fā)生變化，從而計算所述石墨烯傳感元件的形變量，進而得到流量傳感器所處流體的流量。
[0042]在具體實施例中，由于石墨烯傳感元件在工作狀態(tài)時需要通電，所以優(yōu)選的，所述柔性載體可以將所述石墨烯傳感元件完全密封，使石墨烯傳感元件不與外界直接接觸。所述導(dǎo)線與石墨烯傳感元件在所述柔性載體的內(nèi)部連接，所述流量傳感器中的導(dǎo)電部分不會與流動液體接觸。但是，本實用新型并不限制所述柔性載體必須將所述石墨烯傳感元件完全密封，在不同的實際使用情況下，所述流量傳感器可能只有一部分置于流體中，所以，所述石墨烯傳感元件可以從所述柔性載體中伸出，所述導(dǎo)線與所述石墨烯傳感元件在所述柔性載體的外部電連接。
[0043]如圖1所示，所述石墨烯傳感元件1優(yōu)選為纖維狀結(jié)構(gòu)，所述纖維狀石墨烯傳感元件為細長柔軟的石墨烯結(jié)構(gòu)，由大量細小的層片狀結(jié)構(gòu)連接而成。所述纖維狀的石墨烯傳感元件1能夠在各個方向都具有較大的彎曲程度，并且在一個方向上具有較大的拉伸范圍。纖維狀石墨烯傳感元件1占用的空間相對較小，而且工作時可以隨柔性載體2向各個方向發(fā)生變形。在優(yōu)選的實施方式中，可以使用纖維狀石墨烯傳感器，但是本實用新型并不對所述石墨烯傳感元件1的結(jié)構(gòu)進行限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際使用情況，采用矩形、方形的石墨烯傳感元件1，增強傳感器在特定方向上的敏感性。
[0044]更進一步的，為了便于所述流量傳感器的使用，所述柔性載體2的外形形貌可以是圓柱形結(jié)構(gòu)。當所述柔性載體2為圓柱形時，圓柱體的圓柱面優(yōu)選作為垂直于液體流動方向的受力面，使用者無需限制柔性載體2的某個特定方向朝向液體的流動方向，只需將柔性載體2的兩端固定，使圓柱面垂直于液體流動方向即可。所述柔性載體2的受力面大小為圓柱的縱截面。在使用狀態(tài)下，可以將所述柔性載體的兩端固定，保證所述石墨烯傳感元件1的初始狀態(tài)不產(chǎn)生形變，將所述柔性載體2的圓柱面朝向液體的流動方向。本實用新型并不限制所述柔性載體2外行形貌，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際使用情況，將所述柔性載體2設(shè)計成其他形態(tài)。例如，為了接受更多液體流動產(chǎn)生的推力從而獲得更大的形變，可以將所述柔性載體2設(shè)計成矩形板結(jié)構(gòu)，使用時，可以將柔性載體2具有最大表面積的一個面固定面向液體的流動方向。這種結(jié)構(gòu)可以使石墨稀傳感元件1產(chǎn)生更大形變，從而使電阻率變化更明顯。但這種結(jié)構(gòu)的缺點在于，需要將柔性載體2的一個固定方向面對液體的流動方向，當液體流動方向時常發(fā)生變化時，則不適合使用這種結(jié)構(gòu)。圓柱形柔性載體2的實用性更強，安裝使用更簡便