智能可穿戴柔性可拉伸应变传感器的研究进展

柔性可拉伸应变传感器可以附着在人体表面上感知外部信号,具有轻便、低成本、高柔性、高拉伸性和高耐久性等优点。柔性可拉伸应变传感器的柔性基底材料通常导电性较差,导致柔性可拉伸应变传感器的灵敏度也较差。将具有优异电导率的导电聚合物和纳米材料等导电材料与柔性材料集成在一起,在保证良好柔性的同时可以极大的提高柔性可拉伸应变传感器的电导率和灵敏度。阐述了智能可穿戴柔性可拉伸应变传感器的研究进展及应用前景。     

可监测动脉血压波形的超声阵列柔性传感器

为了解决传统超声传感器硬度大而不易与皮肤贴合的缺陷,设计开发了一款可监测动脉血压波形的超声阵列柔性传感器。通过将“S”形可拉伸铜箔电极转印到Eco-flex基底上,然后在铜箔电极上焊接1-3压电复合材料,最后用Eco-flex封装,制备出一款柔性可拉伸的超声阵列传感器,同时研究了超声阵列柔性传感器的稳定性、重复性、轴向分辨率以及可拉伸性能。结果表明：超声阵列柔性传感器的轴向分辨率能够达到330μm,电极的断裂伸长率可达76.56%,在经历拉伸、扭曲和弯折后仍能够恢复初始状态,能够对人体动脉血压波形持续监测,血压监测结果与商用血压计相比误差在2 mm Hg以内。     

PVDF柔性传感器的制备研究

设计了一种PVDF柔性传感器结构,通过实验制备了高质量的PVDF压电薄膜,发现PVDF质量分数为15%的溶液具有很好的成膜能力。介绍了PVDF薄膜的制备方法和注意事项;设计了一种PVDF柔性传感器的制备流程,总结了其制备过程中的工艺方法和关键步骤,可为PVDF柔性传感器的制备提供借鉴和参考。     

桥梁结构智能监测新技术研究

桥梁在其服役期间，由于各种原因，会出现损伤和局部的破坏。为了保证桥梁的安全服务和延长使用寿命，应该实时地把握累积损伤的状况和结构继续服役的安全程度。本文利用预先埋入的光纤布拉格光栅传感器，实现了混凝土结构损伤过程中内部应变的测量，根据载荷－应变关系曲线斜率的分歧点，可确定结构内部损伤的形成和扩展，是实现桥梁结构智能监测的一种新技术。     

基于混合传感器网络的城市智能交通系统构建

实时交通流信息的获取手段日益丰富,其应用正向着实时动态智能交通调控,实时交通信息服务及二者集成的方向发展.如何通过多样化的采集手段高效获取高准确度的实时交通流信息,并应用于上述三个方面是智能交通系统建设需要面对的问题.针对上述问题,结合国内外现有理论与实践的状况,依据传感器绝对地理位置动态特性的不同,提出了基于混合传感器网络(即基于无线移动传感器和固定传感器网络)的城市智能交通系统建设架构.该解决方案基于路段前置机,支持高实时性的分布式多级数据融合计算,较好解决了现有多类传感器系统彼此独立、集中式处理造成的实时性低下、结果不可靠等问题.相对于单纯的无线传感器网络,具有更高的现实可行性.     

粘贴式光纤光栅应变传感器动态特性实验研究

从应变传感模型的角度分析了光纤光栅应变传感器的轴向应变检测特性的理论基础，研究了粘贴式光纤布拉格光栅应变传感器和压电陶瓷加速度传感器对柔性梁的动态响应特性。结果表明，粘贴式光纤布拉格光栅传感器具有和压电陶瓷加速度传感器一致的动态响应特性，是一种新的高灵敏度在线监测技术。     

基于无线传感器网络的温室智能监测系统研究

温室大棚内使农作物反季节生长的核心要素即为温度及湿度,因而对温度及湿度进行监测是至关重要的.针对当前通过人工采集模式及通过有线控制网络监测模式检测温湿度中所存在的问题,结合温室环境变化特性及采集要求,提出了利用无线传感器网络改进监测系统的思想,设计实现了一种基于ZigBee的温室智能监测系统,该系统由PC管理机节点、温室基站节点及传感器节点三部分组成.实验结果表明,该系统具有检测精度高、误差小及可靠性高的优点.     

基于热释电传感器的智能路灯系统研究

随着我国城市化进程的推进,路灯的总量越来越多,这意味着需要消耗巨大的电能。在这些消耗中,存在一个系统性的电能浪费问题,即在一个照明周期里,有效的照明时间很短。文中基于热释电红外传感器的智能路灯控制系统能够根据路面交通实时的车辆及行人信息自动开启和熄灭路灯。研究表明,智能路灯系统类似于目前广泛应用的楼道声控灯,可明显提高路灯的用电效率。     

基于碳基导电胶的柔性压力传感器的设计与性能评价

本文基于碳基导电胶,设计了两种圆柱形压阻式柔性压力传感器,并对其性能进行了测试分析.结果表明,具有中空结构且内径为1 cm的传感器具有优良的弹性和灵敏的传感性能,耐用性良好且测量压力范围较大,具有广泛的应用前景.     

中科院在非接触式柔性传感器研究中取得新进展

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所围绕碳基纳米材料(碳纳米管、石墨烯等),在柔性电子器件及可穿戴智能传感器的基础科研和应用领域开展了广泛的研究。该研究所在前期工作的基础上,提出了通过液体表面张力在气-液界面层层剥离的方法,调整剥离溶液,实现了高质量还原氧化石墨烯(r GO)超薄膜的可控     

基于无线传感器网络的饮用水监测设备设计

该文基于ZigBee技术,并结合GPS定位技术设计了一种面向饮用水安全的无线传感器网络监测设备,对影响饮用水安全的pH值、重金属离子等水环境参数进行实时数据采集、监测。监测设备由电源管理模块、通讯模块、外部存储模块、信号采集模块以及控制器模块组成。实验表明该设备对饮用水环境的实时监测性能良好。     

激光诱导石墨烯基柔性应变传感器的传感行为分析

基于柔性聚酰亚胺(PI)基底的应变传感器通常在轴向拉伸或压缩下的变形有限,灵敏度不高,在多维柔性应变传感器方面的发展受到了限制。为了制备具有多维应变传感能力和高检测灵敏度的柔性传感器,采用紫外激光烧蚀PI薄膜制备图案化石墨烯材料,利用聚乙烯(PE)泡棉丙烯酸双面胶带转印图案化石墨烯,并构建双层石墨烯基柔性应变传感器。对激光诱导石墨烯的微观结构进行表征分析,并测试传感器在不同变形下的传感性能,实验结果表明：激光诱导的石墨烯薄膜呈现蓬松的孔状结构,该结构在不同应变状态下呈现拉伸或压缩状态,从而改变了石墨烯的导电通路,导致石墨烯薄膜电阻相应地增大或减小。双层石墨烯基柔性应变传感器可以感受不同方向的拉、压、弯、扭等复杂形变,并表现出很高的灵敏度、良好的线性度和优异的机械重复性。此外,该柔性应变传感器能够适应人体四肢或关节处的多维运动,可对手指弯曲、手掌弯曲等肢体运动进行有效监测和识别,并实现摩尔斯电码的编码。该激光诱导石墨烯基柔性应变传感器在手势识别、智能化控制和人机交互等领域有广阔的应用前景。     

光纤智能皮肤触觉传感器的实验研究

介绍了模拟人类皮肤结构而设计的光纤智能皮肤触觉传感器，它输出信号为多路和非线性的。采用传统方法处理有一定的困难，为此，利用准共路光路补偿方法对信号进行预处理，分析表明在一定程度上可以消除光源起伏和外界光路随机微弯损耗以及温度变化所带来的干扰，又采用人工神经网络对其进行信号处理，为了简化网络，探讨面被划分成9个网格区域，并联合使用了Kohonen算法和BP模型，测试的结果表明，对施加在智能皮肤表面上任意一点上的外加压力，可以分辨出外加压力的大小和位置。     

基于多传感器的智能小车避障系统设计

针对智能小车存在的避障缺陷,设计了一种超声波单点避障与红外双路交叉避障相结合的全方位避障系统,系统以Arduino为主控单元,以Linux为开发平台,通过多传感器数据的采集融合、经由计算机算法控制,可实现全方位自动避障.系统硬件采用多模块协调配合,可使系统具有较高的自适应能力.实验结果表明,设计的全方位避障系统较大地提高了避障的效率和成功率,可有效地实现全方位避障.     

基于多传感器监测的便携式带电开关柜智能语音报警系统

针对维修人员在电力开关柜工作时误入带电间隔会引发触电伤亡事件这一隐患,设计一种基于多传感器监测的便携式带电开关柜智能语音报警系统。在带电开关柜里通过热释电红外传感器和超声波测距判断人员与设备位置的距离,利用HW3000模块实现系统的语音播报提示与预警、报警功能;同时通过温湿度传感器实时监测开关柜内电线接头处的温湿度数值,实现火灾预警功能,以提高电力操作安全性和可靠性,防止电力事故发生。试验证明,系统能够实现人员误入带电开关柜的预警报警,具备准确监测开关柜内三相电线接头的温湿度的功能,具有较好的实用性和实时性。     

屋顶网架结构智能监测系统

屋顶网架结构智能监测系统由电致传感系统、监测系统数据通讯接口、结构监测软件系统和远程监控系统组成。引入了智能传感器、动态应变装置、信号处理装置等对屋顶网架结构进行监测，评估其安全状况、修复、控制损伤等。     

基于TCP/IP的网络化智能传感器设计

针对当前各领域中传感器的微型化、智能化、网络化的发展趋势,从网络化智能传感器的结构和特点入手,系统论述了一种基于TCP/IP协议的网络化智能传感器的软、硬件设计方法.实验证明,采用该方法设计的智能传感器具有良好的检测性能和网络通信性能.该智能网络传感器已经成功地应用在广东省农业现代化的环境因子网络测控平台上.     

基于白光干涉原理的光纤传感技术——Ⅰ.光纤传感器与智能结构

概述了用于智能结构和材料监测的光纤传感技术,阐述了对建筑结构进行监测的原因和将光纤传感器用作结构健康监测的理由。众所周知,很多光纤传感器已经成功地应用到了智能结构监测领域。本研究一直关注白光干涉式光纤传感器技术及近20年来此类传感器的发展。由于白光干涉式光纤传感器在智能结构监测尤其是大型民用建筑物监测中的独特优点,因此具有较大的发展与应用潜力。     

基于光纤传感器的输电杆塔角钢应变在线监测研究

针对目前输电杆塔结构应力-应变监测方法中存在较大测量误差的问题,从提高输电杆塔角钢应变的测量精度出发,基于光纤光栅传感器提出一种考虑传感器在角钢表面安装位置及安装方式的输电杆塔角钢应变精准在线监测方法。首先,对输电杆塔角钢表面不同位置的应变分布特性进行有限元仿真分析;其次,根据输电杆塔结构中L角钢的形状特点,设计了一种可拆卸手环式的L型传感器固定夹具,对比分析了传感器不同安装方式对角钢应变测量精度的影响;最后,利用该方法设计了输电杆塔角钢应变在线监测系统。对某220 kV输电线路杆塔薄弱位置角钢进行应变数据实测分析,结果表明：实测数据和有限元仿真数据应变测量误差小于1.5×10^-5,相对误差小于6.28%。研究结果为输电杆塔结构健康状态精准在线监测提供了参考依据,具有较高的工程实用价值。     

电容式柔性压力传感器的研究进展

为了分析电容式柔性压力传感器的传感机制和发展方向,首先介绍不同类型柔性压力传感器的工作原理,并且比较了不同类型压力传感器的灵敏度、柔性及稳定性等性能的优势与缺陷,介绍了电容式柔性压力传感器在人体运动及生命体征信号监测等方面的研究现状和发展趋势,分析了微结构、电极材料和复合介电层等对电容式柔性压力传感器的灵敏度、响应时间及稳定性的影响。为了提高器件的综合性能,认为未来开发具有多功能、高柔性、高灵敏度及稳定性的静电纺丝纳米纤维膜基电容式柔性压力传感器将是重要的发展方向。