高线性度离子皮肤手指关节弯曲角度传感器

针对柔性传感器用于手指关节弯曲角度测量范围有限和线性度不高的问题,制备了一种透明的离子皮肤手指关节弯曲角度传感器.该传感器由具有拉伸率大、保水性高的氯化锂离子凝胶电极和硅橡胶薄膜构成.建立传感器的角度传感理论模型,测试传感器电容信号与手指关节弯曲角度的关系.试验结果表明,该传感器可以测量手指关节全运动范围内的角度,线性...     

可印刷柔性应变传感器的制作及其对 人体运动行为监测研究

该文主要研究了导电浆料 PS@Ag/PDMS 的流变特性与印刷性,以聚苯乙烯微球表面镀 银(PS@Ag)的核壳结构粒子为导电填料,与聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚物及其固化剂复合配制 PS@Ag/PDMS 导电浆料,采用丝网印刷技术与旋涂工艺制备得到 PDMS-PS@Ag/PDMS-PDMS 三明治结构柔性应变传感器。柔性应变传感器在人体运动行为中的实时监测结果显示,该传感器在手肘关节与膝盖关节的弯曲——伸展循环运动中的相对电阻变化率分别高达约 0.75 0.50,展现出较高的可拉伸柔性、灵敏度及一致性,在人体运动行为监测中具有广阔的应用前景。     

基于双层微结构的碳纳米管柔性应变传感器的研究

设计了一种具有双层微结构的柔性压阻式应变传感器,并进行了制备方法研究。通过在半固化的环氧树脂基底(Ecoflex~? 00-30)表面制备形成碳纳米管(MCNTs)/环氧树脂(Ecoflex~? 00-30)复合薄膜,用毛刷制备微结构。通过测试分析可得,该柔性应变传感器具有高度可拉伸性能,可承受200%的应变,在0～80%,80%～170%,170%～195%的应变区间,GF值分别为10.5,40.5,190.5。将传感器进行可穿戴运动监测测试,可验证本传感器既可以实现手指和手腕运动等大动作应变的监测,输出电阻值相对变化达到7.5倍;也可以监测肌肉形变弯曲等小应变,输出电阻值相对变化达到1.4倍。     

基于LCP衬底的柔性湿度传感器研究

介绍了一种新型柔性电容式湿度传感器.该柔性电容式湿度传感器采用液晶高分子聚合物(LCP)作为衬底,金属铜(Cu)作为叉指电极,聚酰亚胺(PI)作为湿度传感器的湿敏介质.LCP衬底的应用使得该传感器具有良好的柔性和可弯曲性.该柔性湿度传感器与传统硅基湿度传感器相比较具有成本低廉、结构简单、制作方便等优点.该柔性湿度传感器在25℃下的平均灵敏度为0.04%pF/%RH,最大回滞为±4.16%RH,其平均灵敏度在25℃~70℃范围内受温度影响较小.在25℃下其响应时间和恢复时间分别为36 s和39 s.该柔性湿度传感器可以应用于环境湿度检测、人工电子皮肤系统和可穿戴设备等领域.     

可拼接式全柔性电容触觉阵列传感器设计与实验

针对现有机器人触觉传感器存在可穿戴性与可移植性差、不易维护及扩展等缺点,提出了一种可用于机器人仿生皮肤的全柔性电容式触觉传感器,并设计成12×12正方形触觉传感阵列和正六边形触觉模块两种可拼接式阵列结构.以炭黑填充硅橡胶作为电容式触觉传感器的弹性电介质,聚酰亚胺为柔性基体,有机硅导电银胶和金属膜为上下两柔性极板,共同构成压力敏感单元.介绍了电容式柔性触觉传感器的工作原理、结构设计及两种与之对应的电容触觉阵列无线数据采集与处理系统.实验结果表明,该全柔性电容式触觉阵列传感器及信号提取系统具有良好的稳定性与灵敏度,可用作人工皮肤实现全触觉感知.     

中国微米纳米-微纳结构对电容式柔性压力传感器性能影响的研究

设计制备出三明治结构的电容式柔性压力传感器,并对其性能进行研究.该传感器以银纳米线为电极材料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性衬底,同时采用毛面玻璃和光面玻璃分别作为柔性衬底的制备模板,制备出微纳结构和平面结构的PDMS薄膜.然后采用喷涂法制备AgNWs/PDMS复合电极,以另外一层PDMS为介电层,将两电极面对面封装,得到电容式柔性压力传感器,最后系统研究了传感器的电极微纳结构对器件性能的影响.本文研究表明,具有微纳结构的AgNWs/PDMS复合薄膜传感器的灵敏度为1.0 kPa-1,而平面结构的AgNWs/PDMS复合薄膜传感器的灵敏度为0.6 kPa-1,由此可知具有微纳结构的柔性衬底能够显著提高器件的灵敏度.     

一种无源无线SAW压力传感器结构设计

根据无源无线SAW压力传感器的敏感特点,提出了一种具有较高灵敏度的压力传感器结构设计.传感器的受力敏感部分采用简支梁结构,通过分析找到梁的最大应变点,在梁的上下两侧最大应变区域中心对称分布了两个相同的单端口SAW谐振器.由两个SAW谐振器组成差动式测量结构,具有较高的灵敏度,并减少了温度对测量结果的影响,对迟滞效应带来的误差有一定的补偿作用.     

基于多传感器信息融合的人类抓握特征学习及物体识别

基于柔性可穿戴传感器及多模态信息融合,研究人类的抓握特征学习及抓取物体识别,探索人类在抓取行为中所依赖的感知信息的使用．利用10个可拉伸传感器、14个温度传感器及78个压力传感器构建了数据手套并穿戴于人手,分别测量人类在抓取行为中手指关节的弯曲角度、抓取物体的温度及压力分布信息,并在时间及空间序列上建立了跨模态信息表征,同时使用深度卷积神经网络对此多模态信息进行融合,构建人类抓握特征学习模型,实现抓取物体的精准识别．分别针对关节角度特征、温度特征及压力信息特征进行了融合实验及有效性分析,结果表明了基于多传感器的多模态信息融合能够实现18种物品的精准识别．     

用于电流测量的柔性基底磁通门传感器

得益于可折叠弯曲的特性,在柔性基底上制备的磁通门传感器近年来得到人们的关注。在用于电流测量时,柔性结构可以在不断开电流导体的情况下,通过打开－闭合方式将导体包裹在铁芯中间,提高测量效率。然而,磁通门中的核心部件———铁芯,在弯曲之后会展现出不同的磁特性,进而影响磁通门性能。本文采用钴基非晶带材作为磁通门铁芯,研究了一种可用于电流测量的柔性磁通门制备方法,通过仿真和实物测量两种方式研究了铁芯弯曲与否对柔性磁通门性能的影响。结果表明,这种采用钴基非晶带材作为铁芯的柔性磁通门传感器展现出了非常优异的性能,其弯曲成环形之后,退磁效应下降带来的积极影响远大于铁芯磁性能下降带来的消极影响,其灵敏度不但未下降反而有大幅提高,将传感器多次弯曲后,其 灵敏度和线性范围没有大的变化。因此,这种可弯曲的柔性基底磁通门适用于电流测量。     

石墨烯柔性压力/应变传感器的研究进展

柔性压力/应变传感器可以贴附在物体表面,测量其表面压力或应变,可用于人体脉搏检测、表情识别和运动监测等,在健康监护、医疗诊断等方面有广阔的发展空间.石墨烯柔性压力/应变传感器比普通压力/应变传感器性能更为优异,其测量范围宽、灵敏度高且尺寸仅为纳米级.综述了石墨烯压力/应变传感器在近几年来的研究进展及应用情况,重点讨论了基于石墨烯材料的电容法、激光诱导法、3D海绵法、纸基法、水凝胶法的压力/应变传感器的制备方法及性能差异.最后简要指明石墨烯柔性压力/应变传感器未来的研究方向.     

基于TLE5012B的多圈绝对角度传感器设计

多圈绝对角度传感器是机器人、汽车电子核心部件之一.TLE5012B角度传感器基于集成巨磁阻(iGMR)技术,可检测封装磁场表面360°的变化,实现角度的非接触式测量.提出了三齿轮机械结构与TLE5012B角度传感器相结合的分段函数算法,实现对转轴旋转位置高精度、大量程的非接触式检测,完成角度传感器检测量程与检测精度的解耦.实验证明:利用该机械结构的分段函数算法所设计的绝对角度传感器可以实现检测量程可调,检测精度达到0.5°.     

单管计算电容式液位传感器的仿真与特性研究

计算电容式液位传感器采用计算电容原理,经过单管式轻量化的结构改良设计.为探究改良结构对传感器特性的影响,针对单管计算电容式液位传感器建立有限元模型,利用分析软件ANSYS仿真分析几个重要结构参数对传感器灵敏度的影响.特性试验表明:传感器输入输出曲线与仿真结果具有良好的一致性;在0~200 mm量程内传感器线性度为±0.8%,回程误差为±0.03 pF,液位测量的最大引用误差为-1.0%FS.该研究为计算电容式液位传感器的结构优化提供了理论基础,有利于该新型传感器在航空、航天燃料液位测量领域的应用推广.     

基于黑磷烯/氧化石墨烯双介质层的柔性电容式压力传感器

设计并制备了由黑磷烯/氧化石墨烯双层材料为介质层的电容式柔性压力传感器,该传感器结构以ITO为电容上下极板,PET为柔性基底,并对该传感器进行了系统的性能测试与分析。着重研究了该传感器在不同压力量程内的灵敏度,进而分析了其温度漂移特性。测试结果表明,以黑磷烯/氧化石墨烯薄膜为双介质层的电容式柔性压力传感器在0～3.12 kPa压力量程内灵敏度可达到1.60 kPa^-1。同时,对该传感器和以氧化石墨烯薄膜为单介质层的传感器进行了弯曲应变性能的对照实验,可知具有双介质层的传感器结构能够显著提高传感器的输出特性。     

基于RFID的无线无源柔性压力传感器研究

提出了一种基于RFID反向散射耦合原理的无线无源柔性压力传感器。该传感器以铁氧体薄膜作为反射层,柔性海绵作为中间层,RFID标签作为数据传输层。通过有限元方法对传感器的增益和杨氏模量进行仿真,并使用压力测试系统测量传感器的灵敏度,最后得到了同样的结论：在相同厚度下中间层为低密度海绵的传感器灵敏度更高。此外对传感器进行了一系列性能测试,得到传感器最大工作距离为10 cm,在温度测量范围(25℃～45℃)误差为0.91%,在湿度测量范围(43%RH～82%RH)误差为0.89%。该无线无源柔性压力传感器结构简单、生产成本低,增加了无线无源传感器在近场范围内的测量距离。在医用绷带压力检测、足底压力检测等智能医疗领域具有良好的应用前景。     

Ａｇ ＮＷｓ/ ＭＸｅｎｅ 柔性织物应变传感器的制备及性能研究

柔性应变传感器在柔性可穿戴电子器件中占有重要地位。以氨纶-丙纶弹性织物为柔性基底, 通过浸没涂覆法,以一维银纳米线(Ag NWs)和二维MXene两种导电材料共同作用制备出柔性应变传感器。随后对其进行基本形貌表征、力学性能以及电学性能的分析。结果表明,该应变传感器不仅具有较小的电阻值（~150 Ω/cm）和较高的耐久性（＞500次拉伸循环）,而且通过将该传感器贴合于咽喉部测得的电阻信号显示,该传感器对4个不同单词的发音具有一定的区分度和较好的重复性。因此,表明该应变传感器具有对简单语音进行识别的潜能。     

基于高分子聚合物的柔性传感器研究进展

对基于高分子聚合物的柔性传感器的研究进展进行了概述.从传感器的种类、材料、结构设计、制备工艺、传感原理等多个角度进行分析,并对这些传感器的主要性能(灵敏度、稳定性与重复性、响应时间、迟滞性等)进行评估.重点讨论基于高聚物的柔性传感器在可穿戴设备、柔性驱动以及疾病预防等领域内的应用,总结了当前国内外传感器技术研究所面临的...     

基于电感式触控传感器的激励信号源频率自校准方法研究

传统的机械开关由于机械结构的限制、寿命有限等缺点,已逐渐被触控式开关所代替。常见的触控开关技术有电容式、电感式、电阻式以及光学式等,其中电感式触控开关因其抗干扰性强,能更好地应对金属盖板的结构设计等诸多优势,可应用于更多智能产品交互场景的设计。电涡流式传感器是电感式触控开关的技术核心,因此,该文从电涡流传感器原理出发,采用谐振测量法实现对位移变化量的有效测量,分析了传感器的灵敏度问题。由此提出一种激励信号源频率自校准实现方法,利用这种自校准方法实现对激励信号源频率校准以提高电感式触控传感器的灵敏度。     

Memsic2125加速度传感器实验测量

引言加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力,如重力。加速度传感器的种类繁多,从测试原理上可分为压电式、电容式、电感式、压阻式、隧道电流式、谐振式等。通过测量由于重力引起的加速度,可以计算出物体设备相对于水平面的倾斜角度。通过分析动态加速度,可     

无封装FBG应变传感器在桩基试验中的标定研究

针对海上风电桩基的沉桩模型试验,采用无封装分布式光纤光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)应变传感器对模型桩的沉桩过程进行应变监测,为提高FBG应变传感器的测量精度,通过采用自主设计并研制出的标定装置,提出了一种用于桩基试验的无封装FBG应变传感器灵敏度系数的标定方法,并将标定结果与理论值进行对比。随后,在模型桩的桩顶、桩中和桩底位置安装电阻式应变片进行加载试验,将FBG应变传感器的测量应变数据与电阻应变片测量数据进行对比分析。研究结果表明：标定后的FBG应变传感器的灵敏度系数与理论值相比存在较大差异,最大误差为6.76%,这是由于标定后的FBG应变传感器测量结果更为准确,并且FBG传感器的测量精度要高于应变片。该标定试验为后续沉桩试验模型桩应变、应力及桩侧阻力的监测提供了可靠的数据支撑。     

一种新颖的强度调制型绞合式光纤应变传感器

介绍一种本征型强度调制绞合式光纤应变传感器,分析了该传感器的应变传感原理。理论与实验均表明,该传感器既能测量拉应变,又能测量压应变,对应变的响应具有良好的线性和重复性、灵敏度高、无迟滞现象。