本发明涉及纺织传感器，具体涉及一种电容式柔性滑动传感器及其制备方法。
背景技术：
1、随着物联网(iot)、增强现实(ar)、信息物理系统、人工智能(ai)、区块链或边缘计算等新兴技术的兴起，传感技术备受关注，尤其是在智能穿戴、智能家居等方面，柔性传感技术日益被重视。
2、专利文献cn 106236015a公开了一种柔性智能织物传感器及其制造方法、智能床垫及监测系统。柔性智能织物传感器包括：压敏材料层和电极层，压敏材料层用于传感，是将织物面料置于纳米敏感功能材料液体中，利用超声波技术将纳米敏感功能材料贯穿在织物面料内并镶嵌在织物面料表面；电极层是在柔性衬底上通过压印、刻蚀或打印的方法制作图案化电极和电极引线。该专利通过采集人睡眠时对智能床垫上柔性智能织物传感器的压力信号，并转换成相应的电学信号，以实现对体征数据的连续检测。
3、专利文献cn 112229548a公开了一种柔性传感器阵列，该柔性传感器阵列依次设置有第一电极阵列基板、绝缘胶层、复合压敏层和第二电极阵列基板，复合压敏层为设置在第一电极阵列和第二电极阵列之间的压敏层点阵，压敏层点阵直接以丝网印刷的方式将未固化的压敏复合材料印刷于第一电极阵列/第二电极阵列表面固化后形成。该专利阵列点在0-2n内呈负压阻效应，能够实现压力感知，阵列厚度约为0.3mm，响应时间约为1s，具有良好的感压灵敏度。
4、专利文献cn 112082675a公开一种弹性阵列压力传感器，包括传感层(1)、纵向电极(2)和横向电极(3)，纵向电极(2)和横向电极(3)为弹性导电纱线(100)，弹性导电纱线(100)由导电包芯纱(10)和弹性纤维长丝(20)加捻包缠得到，且所述导电包芯纱(10)螺旋状包缠在所述弹性纤维长丝20外侧。该专利以纵向电极和横向电极的交叉点作为压力的检测点，在交叉点进行按压时，传感层的阻抗变小，纵向电极和横向电极通过传感层导通，检测导通了的交叉点的电阻变化来体现按压状态。
5、上述专利均未能应用于滑动轨迹的检测，但在实际应用中，导体在物体表面滑动时滑动轨迹是一种重要信息，如果滑动轨迹能够被检测将具有重要意义。
技术实现思路
1、针对目前滑动轨迹检测的技术问题，本发明提供一种电容式柔性滑动传感器及其制备方法，优点在于可对导体的滑动轨迹进行检测，且敏感度高。
2、第一方面，本发明提供一种电容式柔性滑动传感器，包括自下而上依次叠放的基底层、第一导电层、介电层、第二导电层；
3、第一导电层与检测单元电连接；
4、第二导电层由若干导电区域与若干不导电区域组成，每个导电区域设置在相邻的不导电区域之间，每个导电区域与检测单元电连接；
5、每个导电区域与介电层、第一导电层和检测单元构成一个电容传感单元。
6、进一步的，每个导电区域和每个不导电区域均呈矩形，矩形的各角呈圆角，各导电区域平行排列，各不导电区域平行排列。
7、进一步的，导电区域和不导电区域形成半径不同的同心环状结构，环状结构的形状为圆形或多边形，其中多边形的各角呈圆角。
8、进一步的，电连接方式选自通过导线进行导电连接，通过银浆、银胶、导电胶带等导电粘接，导电铆接，金属卡扣导电连接，磁吸扣导电连接等中的一种或多种的组合。
9、进一步的，导线为柔性电极，选自柔性电路板、柔性排线、弹性导电布、导电银纤维线、银浆、液态金属、碳浆、特氟龙导线、硅胶导线等材料中的一种或多种。
10、进一步的，基底和介电层为柔性材料，选自纺织材料、聚氨酯材料等高分子材料、纺织材料与高分子材料通过印刷、涂布或着热压形成的复合材料。
11、进一步的，第一导电层为柔性材料，选自柔性纺织材料、柔性导体材料。
12、进一步的，纺织材料选自由棉、麻、毛、丝绸、呢绒、纤维材料中的一种或几种通过纺织形成的织物材料。
13、进一步的，柔性导体材料选自导电银纤维、银浆、液态金属、碳浆、导电墨水的一种或几种。
14、进一步的，检测单元包括数据采集模块、中央处理器模块、数据传输模块与供电模块，检测单元用于检测每个电容传感单元的电容；
15、数据采集模块输入端分别与第二导电层、第一导电层电连接，数据采集模块包括电容芯片和电容检测电路，用于电容值的采集；
16、中央处理器模块输入端与数据采集模块输出端连接，中央处理器模块包括主控芯片和主控电路，用于对采集的电容值进行处理获得滑动位置信息；
17、数据传输模块输入端与中央处理器模块输出端连接，用于将滑动位置信息传输到上位机；
18、上位机与数据传输模块输出端连接；
19、供电模块分别与第二导电层、第一导电层连接，并为检测单元提供电源支持。
20、第二方面，本发明提供一种电容式柔性滑动传感器的制备方法，通过单独制备各层，再将各层进行结合，或者，通过机织方式织造成型；再将第二导电层以及第一导电层与检测单元相连接所得。
21、进一步的，单独制备各层，再将各层进行结合的制备方法包括：单独制备基底层、第一导电层、介电层与第二导电层中的一层或者多层，然后与其余层通过热压、缝合或粘结的方式结合。
22、进一步的，第一导电层的制备方法为在柔性材料表面涂覆或缝合导电材料制得，或采用导电纤维进行织造制得；介电层的制备方法为在柔性材料表面涂覆或缝合非导电材料制得，或采用非导电纤维材料进行织造制得。
23、进一步的，第二导电层的制备方法为：
24、按照导电区域与不导电区域的排列设计织物结构，将导电纤维与非导电纱线作为经纱与纬纱进行织造，得到织物；
25、或者，通过纺织方式制备织物，然后按照第二导电层的结构，采用在织物表面涂覆或缝合导电材料形成导电区域所得。
26、进一步的，通过机织方式织造成型的制备方法为：
27、(1)采用机织方式，按照基底层、第一导电层、介电层与第二导电层构成的层状结构设计织物的组织结构，将导电纤维与非导电纱线排列在经轴上，经轴浆纱后，按照所设计的织物组织结构依次进行穿经，再将导电纤维与非导电纱线作为纬纱，经多臂织机进行织造，直接获得由基底层、第一导电层、介电层与第二导电层组成的面料；
28、(2)对面料进行染整加工处理，染整加工处理包括采用气体烧毛机烧毛，火焰温度为600-800℃，车速为70-90m/min；采用退浆酶退浆，汽蒸温度为95-105℃，汽蒸时间为3-5min，速度为60-90m/min；烘干；过软；在150-180℃拉幅定型，车速为40-55m/min以及预缩。
29、进一步的，对于第二导电层，选择纬面缎纹组织，根据导电区域与不导电区域的设置，采用非导电纱线与导电纤维作为纬纱进行交织；对于介电层，选择平纹组织，经纱与纬纱均为非导电纤维进行交织；对于第一导电层，选择纬面缎纹组织，经纱与纬纱均使用导电纤维进行交织；对于基底层，选择三原组织，经纱与纬纱均为非导电纤维进行交织。
30、本发明的机理为：当导体(包括人体)靠近、接触或者离开各电容传感单元时，各电容传感单元的电容会发生改变，产生电信号变化。因此，当导体与本发明的电容式柔性滑动传感器的第二导电层相接触并且在第二导电层进行某滑动(记作滑动x)时，经历与其中一个电容传感单元(其导电区域为a，记作电容传感单元a)相接触、离开电容传感单元a、与相邻的传感单元(其导电区域为b，记作电容传感单元b，电容传感单元a与电容传感单元b相邻)相接触、离开电容传感单元b、与相邻的传感单元(其导电区域为c，记作电容传感单元c，电容传感单元b与电容传感单元c相邻)相接触……的过程。在该过程中，当导体靠近电容传感单元a并与其相接触，检测单元检测出电容传感单元a的电容逐渐增强；当导体离开电容传感单元a而向电容传感单元b方向滑动并与电容传感单元b相接触时，检测单元检测出电容传感单元a的电容逐渐减弱，而电容传感单元b的电容逐渐增强；当导体离开电容传感单元b而向电容传感单元c方向滑动并与电容传感单元c相接触时，检测单元检测出电容传感单元b的电容逐渐减弱，而电容传感单元c的电容逐渐增强。因此，根据检测单元对各电容传感单元的电容信号进行检测，某相邻两个电容传感单元的电容变化相反，电容增强的电容传感单元对应的导电区域是导体的滑动驶向的区域，电容减弱的电容传感单元对应的导电区域是导体滑动离开的区域，从而可以得到导体的滑动轨迹。例如，在上述滑动x中，按照时间顺序依次是电容传感单元a的电容逐渐增强→电容传感单元a的电容逐渐减弱而电容传感单元b的电容逐渐增强→电容传感单元b的电容逐渐减弱而电容传感单元c的电容逐渐增强。据此可以判断出该滑动轨迹为：靠近并接触导电区域a→离开导电区域a，靠近并接触导电区域b→离开导电区域b，靠近并接触导电区域c……，即，滑动轨迹简单记作：导电区域a→导电区域b→导电区域c。
31、考虑到检测单元检测得到的电容变化灵敏性，相邻导电区域之间的距离较小为宜，优选为3mm-50mm，各导电区域的直径较小为宜。
32、本发明的有益效果在于：
33、1、本发明提供了一种电容式柔性滑动传感器，可以通过控制第二导电层中相邻导电区域的间距控制滑动传感器的灵敏度，间距越小，灵敏度越高，并且，各导电区域的直径越小，灵敏度越高。
34、2、本发明提供了一种采用纺织工艺制备基底层、第一导电层、介电层与第二导电层的方法，得到基于织物的电容式柔性滑动传感器，该制备方法简单，可大规模生产，提高生产效率，并且摒弃了以金属导线前后穿插于织物的电容式传感器存在的安全问题，以及传统的金属材料不耐水洗的问题。
35、3、当导体在本发明电容式柔性滑动传感器的第二导电层滑动时，本发明电容式柔性滑动传感器能够检测滑动轨迹，该电容式柔性滑动传感器可应用于智能穿戴、人体安全防护、危险警戒、信息记录等。
1.一种电容式柔性滑动传感器，其特征在于，包括自下而上依次叠放的基底层、第一导电层、介电层、第二导电层；
2.如权利要求1所述的一种电容式柔性滑动传感器，其特征在于，每个导电区域和每个不导电区域均呈矩形，矩形的各角呈圆角，各导电区域平行排列，各不导电区域平行排列。
3.如权利要求1所述的一种电容式柔性滑动传感器，其特征在于，导电区域和不导电区域形成半径不同的同心环状结构，环状结构的形状为圆形或多边形，其中多边形的各角呈圆角。
4.如权利要求1所述的一种电容式柔性滑动传感器，其特征在于，检测单元包括数据采集模块、中央处理器模块、数据传输模块与供电模块，检测单元用于检测每个电容传感单元的电容；
5.一种权利要求1所述的电容式柔性滑动传感器的制备方法，其特征在于，通过单独制备各层，再将各层进行结合，或者，通过机织方式织造成型；再将第二导电层以及第一导电层与检测单元相连接所得。
6.如权利要求5所述一种电容式柔性滑动传感器的制备方法，其特征在于，单独制备各层，再将各层进行结合的制备方法包括：单独制备基底层、第一导电层、介电层与第二导电层中的一层或者多层，然后与其余层通过热压、缝合或粘结的方式结合。
7.如权利要求6所述一种电容式柔性滑动传感器的制备方法，其特征在于，第一导电层的制备方法为在柔性材料表面涂覆或缝合导电材料制得，或采用导电纤维进行织造制得；介电层的制备方法为在柔性材料表面涂覆或缝合非导电材料制得，或采用非导电纤维材料进行织造制得。
8.如权利要求6所述一种电容式柔性滑动传感器的制备方法，其特征在于，第二导电层的制备方法为：
9.如权利要求5所述一种电容式柔性滑动传感器的制备方法，其特征在于，通过机织方式织造成型的制备方法为：
10.如权利要求9所述一种电容式柔性滑动传感器的制备方法，其特征在于，对于第二导电层，选择纬面缎纹组织，根据导电区域与不导电区域的设置，采用非导电纱线与导电纤维作为纬纱进行交织；对于介电层，选择平纹组织，经纱与纬纱均为非导电纤维进行交织；对于第一导电层，选择纬面缎纹组织，经纱与纬纱均使用导电纤维进行交织；对于基底层，选择三原组织，经纱与纬纱均为非导电纤维进行交织。
