基于柔性材料的自发电加速度传感器研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jinhe_ieka
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
MEMS加速度传感器需要外界提供电源才能正常工作。在这样的背景下,论文提出了一种基于柔性材料的自发电加速度传感器,该传感器基于摩擦发电效应,将环境中的机械能转变成电能,并通过产生的电学信号来检测外界加速度信号。论文主要研究内容如下:  首先研究了柔性发电材料PDMS的制备方法与图形化工艺——先利用各向异性湿法腐蚀技术制作出模具,再将模具上的图形转移到PDMS薄膜上。  然后分析了自发电加速度传感器的工作原理;建立其数学模型,来反映输出电压和输入加速度之间的关系;模拟结果表明,PDMS薄膜微金字塔结构间距为10微米时传感器的灵敏度,比PDMS薄膜微金字塔结构间距为20、30、40和50微米时传感器的灵敏度更大;分别使用微金字塔结构间距为20和10微米的PDMS薄膜制作了传感器样品S1和S2,测量结果表明,在80Hz频率、1.5~5.5m/s2加速度范围内,样品S2的灵敏度比样品S1的灵敏度更大;制作传感器样品S3和S4,用于传感器输出性能测量,实验结果表明,样品S3在1.6~5.5m/s2加速度范围内,灵敏度为1mV/(m/s2),非线性为0.86%,样品S4在1.3~5.7m/s2加速度范围内,灵敏度为1.33mV/(m/s2),非线性为0.64%;将传感器样品Z用于LED发光实验,收集25分钟振动台以80Hz,10m/s2振动加速度产生的能量可以成功点亮一个黄光LED灯;对传感器样品S5、S6和S7分别进行7000g、10000g和15000g冲击实验,通过SEM照片发现冲击实验后PDMS薄膜表面出现了纹理状的褶皱,测试结果表明三种样品冲击实验后,仍能正常工作。  最后考虑负载效应,利用建立的等效电路模型,分析了测量仪器内阻对测量自发电加速度传感器开路电压的影响。利用示波器(接入100MΩ探头)和采集卡(1MΩ内阻),对基于PDMS、PET和ITO薄膜制作的摩擦式纳米发电机(TENG)的开路电压进行测量,结果表明测量仪器内阻相差100倍,其测量开路电压的测量结果相差10倍。
其他文献
期刊
随着中国北斗系统的完善和投入使用,全球可以实现独立卫星导航定位的系统分别有GPS、GLONASS、GALILEO和中国的北斗系统。针对多系统的基带处理器的研究与开发不断深入,基于不
本文所研究的主要内容是直升机机载卫星天线受旋翼遮挡情况下的电磁特性仿真计算与分析,在基于积分方程解法和高频近似算法混合运用的基础上,引入了天线源等效替代的概念,即运用
期刊
千里赣江,如一卷山水画轴,在苍茫的江西大地上徐徐展开.rn千百年来,大浪淘沙,由郁孤台下滔滔北去,越过一滩又一滩,一浪更比一浪高.船过十八滩,惊险三百里;船过惶恐滩,湍流泣
期刊
近几年来,掀起又一场信息技术革命的物联网得到爆炸性的发展,吸引了来自科技界和工业界越来越多的目光。作为信息技术业发展的第三个高潮,物联网也因此被越来越多的人看作是全世
王月明 潞田镇高坑村小组长rn来到潞田镇高坑村王月明家,大门上贴着一幅鲜红的对联:“勤奋努力题金榜继续深造,自强不息怀壮志勇攀高峰.”这是两个月前,王月明为二女儿考上华
期刊
多视点视频在3D电视、自由视点电视等领域展现了广阔的应用前景,并因其优于普通二维视频的临场感和交互性逐渐成为多媒体信息产业以及学术界的研究热点。但多视点视频由多台相
赣江十八滩所处的地理位置是赣州至万安的流域段,这一段是南岭山系罗霄山脉的中段,也是武夷山脉的余脉,地势险要,地形复杂,赣江到了这一段滩多流急.从赣州开始到万安为止,依
期刊
期刊