随着物联网与信息技术的发展,各个领域都需要大量的传感器来实现信号的感知,对传感器的需求量很大。传统传感器制作工艺比较复杂,成本比较高,而柔性聚合物成本低,易于加工和工业化生产。基于摩擦起电原理和接触起电原理,利用柔性聚合物开发具有耦合感知特性的传感器可用于人体健康监测、建筑物状态评估、物体运动状态监测领域,具有重要的科学意义和应用价值。相比于两种固体材料,柔性聚合物与液体的接触面积更大,摩擦系数更小,更有利于电荷的迁移。因此,本文首先对柔性聚合物与液体的耦合感知技术进行理论分析,对四种传感器模型进行分析,并利用有限元法中的流固耦合方式进行仿真计算,在此基础上提出一种扁平弯曲管状柔性聚合物传感器结构。其次,通过分析水与液态金属的优缺点,提出利用纳米金属混悬液作为空腔内液体来制作传感器,并采用纳米铁粉、氧化铜粉制作混悬液,对加工工艺和制作流程进行阐述,研究液体浓度等对感知特性的影响。采用聚四氟乙烯制作具有耦合感知功能的传感器样机,并搭建实验平台进行测试和分析。由于传感器的电信号比较小,且传感器具有很高的阻抗,容易受到工频等外界电磁环境的干扰,因此,针对性地设计出信号采集电路,并制作电路板用于传感器信号采样。首先,对不同液体与聚四氟乙烯之间的电荷迁移特性进行测试和分析,实验结果表明,在输出电压信号方面,纳米金属混悬液优于去离子水,饱和纳米铁粉混悬液优于不饱和纳米铁粉混悬液和纳米氧化铜混悬液。其次,通过分析传感器的输出信号,表明其可以测量物体的平衡状态,能够反映物体的倾斜程度,输出电压与倾斜角度呈线性关系。也可以通过对输出信号电压幅值、频率特性、方差等参数的分析,辨别物体的运动状态。与商用压电式加速度传感器的对比测试表明,两者测出的人体行走、跑步时的频率特性基本一致,证明基于聚合物和纳米金属混悬液制作耦合传感器是可行的。总之,基于柔性聚合物和液体可以制作具有耦合感知特性的传感器,测试结果也与理论分析相吻合。