時，被探測物體上粘附的圖案化的摩擦層60所帶的電荷交替靠近第一電極層201和第二電極層202，通過靜電感應(yīng)在連接在第一電極層和第二電極層之間的電信號檢測裝置30上產(chǎn)生電流流過。這種結(jié)構(gòu)的傳感器可以傳感直線方向的運(yùn)動物體的移動。通過標(biāo)定所檢測到的電信號的周期數(shù)和信號幅值，可以同時得到被探測物體20沿電極排布方向運(yùn)動的位移和速度信息。
[0080]在本實(shí)施例的其他實(shí)施方式中，摩擦層60、第一電極層201和第二電極層202還可以有其他圖形化的結(jié)構(gòu)，參見圖7，圖形化的第一電極層201由三個相同的扇形子電極按照中心對稱分布，并且通過導(dǎo)線或者電極層材料連接形成圖形化電極層；圖形化的第二電極層202也由三個相同的扇形子電極按照中心對稱分布，并且在對稱中心處連通。摩擦層60同樣由三個相同的扇形子摩擦層按照中心對稱分布在對稱中心70處連接固定。兩個圖形化的電極層可以通過填充介質(zhì)41隔離。將摩擦層60粘貼固定在被探測物體上，這種結(jié)構(gòu)的傳感器可以傳感做圓周運(yùn)動的被探測物體的運(yùn)動，當(dāng)帶電的被探測物體圍繞對稱中心做圓周運(yùn)動，帶動表面帶電的摩擦層60的每個子摩擦層交替靠近第一電極層201和第二電極層202,由于靜電感應(yīng),連接在第一電極層與第二電極層之間的電信號檢測裝置30上會有電流流過。除圖7中的三個扇形形成的中心對稱圖形外，還可以為其他現(xiàn)狀的中心對稱圖形。
[0081]圖形化的第一電極層與圖形化的第二電極層的圖形優(yōu)選為互補(bǔ)形狀。為了提高發(fā)電效率，優(yōu)選圖形化的第一電極層和第二電極層均為規(guī)整的周期性結(jié)構(gòu)，并且每個周期性重復(fù)單元的尺寸和形狀相同。
[0082]將第一電極層和第二電極層設(shè)置為單元周期較小的圖形化結(jié)構(gòu)，并且在被探測物體上設(shè)置具有相同周期性結(jié)構(gòu)的摩擦層，被探測物體移動較小的距離，即可在兩個電極層之間產(chǎn)生相當(dāng)?shù)碾姾赊D(zhuǎn)移，能夠提高傳感器的分辨率。
[0083]對于傳感單元中第一電極層和第二電極層的材料及尺寸，可以參照前面幾種典型傳感器進(jìn)行選擇，同時也可以包括隔離層50和/或填充介質(zhì)40，在此不再贅述。
[0084]對于傳感器還包括隔離層的情況，摩擦層60還需要與隔離層進(jìn)行接觸后相互分離或者相互滑動，使摩擦層60的表面帶有由摩擦/接觸產(chǎn)生的電荷。
[0085]摩擦層60的材料應(yīng)該選擇與傳感單元中第一電極層和第二電極層以及隔離層的材料得失電子能力差大的材料，摩擦層的材料可以在隔離層的可選材料中選擇，優(yōu)選為絕緣體材料。在實(shí)際器件制備過程中，可以根據(jù)材料的得失電子能力進(jìn)行合適的選擇。
[0086]可以通過物理或化學(xué)改性，使摩擦層60的需要通過摩擦帶電的表面部分或全部分布有微米或次微米量級的微結(jié)構(gòu)，以增加摩擦層60持有表面電荷的密度。
[0087]本實(shí)施例中，表面帶有電荷的摩擦層與被探測物體組成整體的移動即為實(shí)施例一、二和四中帶有電荷的被探測物體移動；被探測物體與摩擦層組成整體的電荷中心即為實(shí)施例一、二和四中被探測物體的電荷中心。
[0088]第四實(shí)施例
[0089]本實(shí)施例提供的傳感器包括多個傳感單元，參見圖8a，一種典型的包括多個傳感單元的傳感器，包括依次排列的2個以上傳感單元，每個傳感單元由一個第一電極層201和與之配合的一個第二電極層202組成，第一電極層201和第二電極層202分隔設(shè)置，每個傳感單元中的兩個電極層連接在一個電信號檢測裝置30。當(dāng)帶電的被探測物體移動使的電荷中心依次與傳感單元的第一電極層201和第二電極層202靠近，在電信號檢測裝置30上檢測到電信號。被探測物體移動到不同的傳感單元時，相應(yīng)的電信號檢測裝置30檢測到電信號，這種結(jié)構(gòu)的可以用于檢測被探測物體的移動位置以及移動速度等信息。
[0090]對于傳感單元中第一電極層和第二電極層的材料及尺寸，可以參照前面幾種典型傳感器進(jìn)行選擇，同時也可以包括隔離層50和/或填充介質(zhì)40，在此不再贅述。需要說明的是，多個傳感單元可以相同也可以不同。對于多傳感單元并聯(lián)的情況，參見圖8b，優(yōu)選多個傳感單兀相同；而對于每個傳感單兀均與同一個電信號輸出端80電連接的情況(參見圖8b)，則可以根據(jù)需要使用不同材料或尺寸的第一電極層和第二電極層，使得被探測物體與某些傳感單元靠近時，能夠產(chǎn)生不同的電信號，以滿足對于某些特殊位置的傳感需要。
[0091]在實(shí)際應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的收集能量和進(jìn)行物體移動傳感，可以增加傳感單元的數(shù)目，并且傳感單元的輸出電信號進(jìn)行整流，就可以將產(chǎn)生的電流進(jìn)行存儲備用。
[0092]多個傳感單元的相對位置可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般與被探測物體20的移動軌跡相匹配，既可以所有傳感單元都位于同一平面上，也可以位于不同平面上，還可以位于相同或不同的曲面上。
[0093]應(yīng)用本實(shí)施例的傳感器進(jìn)行傳感的被探測物體的電荷既可以是預(yù)先帶上，也可以是通過與傳感單元的摩擦帶上。如果預(yù)先帶電，則該傳感器的工作原理與圖1所示的相同；如果被探測物體通過與傳感單元摩擦帶電，則被探測物體初次與一個傳感單元發(fā)生接觸的過程如圖2所示，此后由于被探測物體為非導(dǎo)電材料，其上帶有的表面接觸電荷能夠長時間的持有，因此再與其他傳感單元進(jìn)行靠近和遠(yuǎn)離的動作時，傳感器的工作原理就呈現(xiàn)圖2所示的情況。
[0094]在實(shí)際應(yīng)用時，可以將上述2種方法綜合起來使用，即部分傳感單元連通構(gòu)成圖形化的第一電極層和第二電極層，而另一部分傳感單元是分立的，傳感單元之間通過并聯(lián)或串聯(lián)的方式連接，以滿足不同的傳感需要。
[0095]第五實(shí)施例
[0096]實(shí)施例一、二和四中，對于被探測物體20自身不帶有電荷的情況，并且與傳感單元中的電極層或者傳感器中的隔離層50進(jìn)行接觸后相互分離或者相互滑動也很難使被探測物體20表面帶有由摩擦/接觸產(chǎn)生的電荷的情況，傳感器還可以包括一個摩擦層，參見圖8a和圖8b，摩擦層90通過粘貼等方式固定在被探測物體20的表面，當(dāng)被測探物體20帶動該摩擦層90的下表面與傳感單元中的電極層表面接觸/滑動時，兩者之間的相互接觸摩擦?xí)沟枚弑砻鎺в挟愄柕攘康哪Σ岭姾伞Ｔ诤竺娴臋z測過程中，由于摩擦層90下表面上靜電荷可以保持很長時間，被探測物體20可以繼續(xù)在電極層表面接觸滑動，也可以在垂直高度上離開一定距離而利用非接觸滑動實(shí)現(xiàn)傳感。
[0097]摩擦層90下表面為需要通過摩擦使其帶有電荷的表面。摩擦層90下表面與傳感單元中的電極層101或者102進(jìn)行接觸后相互分離或者相互滑動，使摩擦層90的下表面帶有由摩擦/接觸產(chǎn)生的電荷，從而使得被探測物體20與摩擦層90組成的整體帶有電荷，其電荷中心為摩擦層表面所帶電荷的中心。
[0098]對于傳感器還包括隔離層的情況，摩擦層90還需要與隔離層進(jìn)行接觸后相互分離或者相互滑動，使摩擦層90的下表面帶有由摩擦/接觸產(chǎn)生的電荷。
[0099]摩擦層的材料應(yīng)該選擇與傳感單元中第一電極層和第二電極層以及隔離層的材料得失電子能力差大的材料，摩擦層的材料可以在隔離層的可選材料中選擇，優(yōu)選為絕緣體材料。在實(shí)際器件制備過程中，可以根據(jù)材料的得失電子能力進(jìn)行合適的選擇。
[0100]摩擦層的形狀，可以根據(jù)傳感單元中兩個電極層的形狀進(jìn)行選擇，優(yōu)選的，摩擦層的形狀和尺寸與第一電極層或第二電極層的形狀和尺寸相同。摩擦層的下表面，可以通過物理或化學(xué)改性，使摩擦層的部分或全部下表面分布有微米或次微米量級的微結(jié)構(gòu)，以增加摩擦層持有表面電荷的密度。
[0101]本實(shí)施例的傳感器，可以應(yīng)用在被探測物體20與傳感器接觸的表面為導(dǎo)體或者不規(guī)則表面，以及能夠產(chǎn)生的互相接觸的表面較小的情況，拓展了傳感器的應(yīng)用范圍。
[0102]本實(shí)施例中，表面帶有電荷的摩擦層與被探測物體組成整體的移動即為實(shí)施例一、二和四中帶有電荷的被探測物體移動；所述被探測物體與摩擦層組成整體的電荷中心即為實(shí)施例一、二和四中被探測物體的電荷中心。
[0103]在本發(fā)明的技術(shù)啟示下，本發(fā)明提供的傳感器的各實(shí)施例可以互相引用。
[0104]本發(fā)明還提供一種基于靜電感應(yīng)的傳感方法，該方法可通過上述任意一款傳感器來實(shí)現(xiàn)，具體包括如下步驟:
[0105]提供分隔放置的第一電極層101和第二電極層102，并將兩個電極層進(jìn)行電連接