基于微凸起通道的柔性压力传感器设计及应用

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong490
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
柔性传感器能够敏感、精确、连续的测量人体生理信号,可广泛应用于可穿戴电子设备、人体生理信号监测、健康监测和疾病的早期预防方面等领域。本文利用高精度3D打印工艺制作了一种柔性压力传感器,并基于柔性压力传感器制作了手势识别手套和脉搏腕带,用于运动过程中人体手势识别和桡动脉脉搏监测。主要研究内容如下:本文通过在微通道内壁设计微凸起的方法,减小微通道初始横截面积。根据平板变极距型电容式传感器传感原理,推算出减小微通道初始横截面积可以提高微凸起通道的柔性压力传感器的灵敏度。同时,通过COMSOL多物理场有限元软件对微通道不同位置进行仿真模拟,结果显示内壁设计微凸起,增大了载荷从表面传递到微通道的比率,与理论分析结果一致。随后,利用COMSOL进行微通道电阻仿真,结果显示内壁设计微凸起的电阻变化率比内壁无微凸起的电阻变化率高,而且随着压力的增加,差值也同样增大。为了验证理论分析和仿真模拟结果,利用高精度3D打印工艺制作微通道高度为400μm和微凸起高度分别为0、300μm的柔性基底层,利用光刻工艺制作微通道高度为80μm和微凸起高度为80μm的柔性基底层。利用制作完成的柔性基底层制备四种不同微通道和微凸起尺寸的传感器。随后,测试对比四种不同尺寸的传感器压缩应力—电阻变化率曲线图,测试结果显示,微通道高度为80μm,内壁无微凸起的传感器灵敏度得到提高,但是测量范围大大下降,而且制作过程需要利用昂贵、耗时和复杂的光刻工艺;而微通道高度为400μm,微凸起高度为300μm可以在不减小传感器测量范围的前提下提高传感器的灵敏度,而且制作模具采用了高精度3D打印,避免了光刻工艺昂贵耗时的缺点。将电子万能材料试验机、数字源表和计算机连接完成传感器测试平台的搭建,随后对微通道高度为400μm,内壁有无凸起(0和300μm)的传感器进行了压缩和折叠测试。内壁增加微凸起的传感器,在相同压缩应力下,比无微凸起的传感器灵敏度提高6倍,在相同的折叠角度下,灵敏度提高了1倍。传感器的迟滞性、响应时间和循环测试都表现出良好的信号响应。然后利用NI USB-6002数据采集卡和NI Labview上位机软件完成传感器电阻与电压之间的信号转换,实现传感器信号的可视化。基于柔性压力传感器分别制作了手势识别手套和脉搏腕带,通过将手势识别手套和脉搏腕带对被测试者进行测试,测试结果显示,基于柔性压力传感器所制作的手套和腕带都表现出良好的信号响应。
其他文献
在航空发动机电缆尾附中,转接部位的毛刺容易割线和磨线,影响航空发动机的使用寿命和服役性能,因此需要去除交叉孔转接部位毛刺和锐边倒圆角。滚磨光整加工是提高零件表面质量的重要方法,通过滚抛磨块对零件表面进行微量磨削作用,达到对零件表面光整加工的目的,其中振动式滚磨光整加工具有加工效率高、加工范围广和加工质量好等优点。针对具有交叉孔结构的电缆尾附组件,基于试件固定式较自由式加工的优势,将交叉孔试件固定在
学位
<正>1 临床资料患者,女,24岁,因“牙齿不齐及双侧下颌后牙区缺牙半年”于2018年3月17日至我科就诊。2017年9月23日曾因“双侧下颌后牙反复疼痛不适数月”就诊于我科,诊断“36残根;46牙髓-牙周联合病变”,行牙周基础治疗后,36残根拔除;于2017年11月6日拔除46同期牙槽窝内植入海奥骨粉,表面覆盖海奥胶原膜,嘱半年后对缺牙区行修复或正畸治疗。无正畸治疗史,全身状况良好。口外检查:面
期刊
304不锈钢精密薄带具有优异的力学性能和表面质量,广泛应用于航空航天、生物医药、电子产品等领域。伴随微成形和电子信息技术的发展,对其加工质量提出了更加苛刻的要求。传统精密薄带轧制过程中存在严重的加工硬化现象,造成轧后精密薄带残余应力大、表面粗糙度等级低的问题。然而,超声能场具备的体积效应和表面效应在金属塑性成形过程中能降低材料的变形抗力和摩擦力。本课题将超声能场应用于薄带轧制过程中有望改善薄带的塑
学位
液黏离合器广泛应用于风机、水泵的调速,以及矿用刮板输送机、带式输送机的软启动,对节能降耗、提高设备的可靠性起着重要作用。由摩擦片和对偶钢片组成的摩擦副是液黏离合器的核心部件,高功率、长时间的相对滑摩决定了摩擦副在工作过程中产生大量热损耗,而对偶钢片为大直径薄盘结构,高能量密度输入下的瞬态热积聚容易导致其发生显著的、不可恢复的屈曲变形。摩擦副于封闭环境中工作,对偶钢片的变形难以及时被发现和抑制,而变
学位
微小孔作为一种常见的零件特征,被广泛的应用与飞机、汽车、航天航空、医疗器械等领域,随着航空航天、医疗水平、精密仪器不断发展成熟,仪器设备的精度也在不断提高,对零件的装配提出了更高的要求,被装配的工件内孔孔壁质量好坏影响着设备的可靠性、安全性、稳定性。但是无论是手工研磨还是特种加工技术,比如电火花、激光、化学腐蚀打出来的微小孔都存在着孔壁表面粗糙、出入口直径不一致等问题。进一步导致装配精度不够,设备
学位
开发清洁的可再生能源在能源革命方面具有重大意义。氢能是一种理想的清洁能源,其优势包括能量密度高、可持续、环保等。通过电解水将不可持续的太阳能、风能、水能和潮汐能等一次能源转化为持续清洁的氢能是一种有前景的方法。电解水分为阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)。其中,OER涉及4电子转移,在动力学上缓慢复杂,成为电解水的限速步骤,因此需要高效的OER催化剂提高阳极析氧速率。钴基(Co)催化剂
学位
齿轮是机械设备中最关键的部件之一,广泛应用于各种机电系统中。在复杂的工作条件和恶劣的环境下,齿轮的故障都会导致工业设备出现精度损失、生产率下降、停机检修时间增加甚至安全隐患上升等状况。因此对齿轮进行有效且准确的磨损状态识别以及寿命预测是十分必要的,可以实时掌握设备的运行状态,在发生故障之前,及时更换老化的齿轮,降低故障的发生率,避免重大安全事故的发生,实现预测性维护。在实际工况条件下,其他监测信号
学位
目的 本文主要对两种不同修复膜材料于牙种植的效果进行分析。方法 纳入本次研究的主体为80例在2019年7月-2020年7月本院收治的牙种植患者,按照接受的修复方案将研究的患者分成2组,对照组于研究期间40例选用钛膜进行口腔修复,实验组于研究期间40例选用海奥口腔修复膜进行口腔修复,对2组修复效果展开分析。结果 实验组经修复后在修复成功率、骨厚度、并发症发生率与对照组有差异,组别关于结果的比对
期刊
比较牙种植再生中口腔修复膜材料与钛膜引导骨的修复成功率及安全性。根据“随机数字表法”分组,参照组55例患者采纳钛膜材料;观察组55例患者采纳海奥口腔修复膜材料,2组修复效果均在修复1周后评价其修复成功率、植骨密度、骨厚度、并发症发生率、患者满意度。结果表明:观察组修复成功率为98.18%、植骨密度2.56 mm和骨厚度2.69 mm均高于参照组,且差异显著(P <0.05);观察组骨量不足率0%、
期刊
液压泵是液压系统的动力来源,其性能的优劣会对整个液压系统的运行造成影响。由于工业生产发展的需要,液压泵正朝着高速高压、大功率低噪声的方向发展。与此同时,液压油在工作中需要承受更加剧烈的速度与压力变化,其连续性更易遭受破坏,从而出现空化现象。因空化所引起的振动、噪声和空蚀已经严重影响了液压泵的工作性能,更制约了液压泵的进一步发展。所以,为探究液压泵内空化的产生及影响,本文以A10VSO型斜盘式轴向柱
学位