柔性壓力傳感器的特性及其分類(lèi)

傳感器技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的重要推動(dòng)力。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，面對(duì)越來(lái)越多的特殊信號(hào)和特殊環(huán)境，對(duì)各種傳感器提出了更高的要求。同時(shí)，傳感器預(yù)計(jì)透明、靈活、可擴(kuò)展、可自由彎曲，甚至可折疊、便攜、可穿戴。隨著柔性基體材料的發(fā)展，產(chǎn)生了符合上述趨勢(shì)的柔性傳感器。

壓力傳感器作為傳感器領(lǐng)域的先驅(qū)，是傳感器領(lǐng)域的重要組成部分。柔性壓力傳感器具有高柔性、高靈敏度、高分辨率和快速響應(yīng)等優(yōu)良的機(jī)電特性，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)壓力傳感器的工作機(jī)理，大致可分為壓阻式、電容式和壓電式壓力傳感器。

壓阻式柔性壓力傳感器。

壓阻式柔性壓力傳感器是基于壓阻效果，可以使活性材料在外力作用下變形，間接改變內(nèi)部導(dǎo)電材料的分布和接觸狀態(tài)，使活性材料電阻有規(guī)律變化。

與電容式和壓電式壓力傳感器相比，不需要復(fù)雜的傳感器結(jié)構(gòu)，功耗低，測(cè)試壓力范圍廣，制造技術(shù)簡(jiǎn)單。可用于醫(yī)學(xué)檢查、密封檢查、體育鍛煉等。市面上有智能衣服等商業(yè)產(chǎn)品，可以通過(guò)電阻變化監(jiān)測(cè)心跳，預(yù)防心臟病等疾病。

壓阻式柔性壓力傳感器可以通過(guò)感應(yīng)外力引起的電阻變化產(chǎn)生的電信號(hào)，直接讀取外力變化。當(dāng)外力作用于傳感器的傳感點(diǎn)時(shí)，其阻力會(huì)隨著外力的負(fù)向變化，即當(dāng)壓力變?yōu)榱銜r(shí)，阻力會(huì)大。壓力越大，阻力越小。壓力傳感器種類(lèi)繁多，其裝置單一，信號(hào)導(dǎo)出機(jī)制簡(jiǎn)單，因此得到廣泛應(yīng)用。

電容式柔性壓力傳感器。

電容式柔性壓力傳感器是基于平行板電容原理的裝置，具有靈敏度高、響應(yīng)快、動(dòng)態(tài)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。其工作機(jī)理是在施加外力時(shí)，通過(guò)改變平板電容器之間的距離來(lái)改變傳感器的電容器。

近年來(lái)，精密電容傳感器的發(fā)展備受關(guān)注。以不同的方式研究了該裝置的設(shè)計(jì)、特性、操作和可能的應(yīng)用。

可檢測(cè)三維壓力的柔性電容傳感器可檢測(cè)正壓或剪切力。當(dāng)傳感器被拉伸或壓縮時(shí)，傳感器的輸出條件會(huì)發(fā)生變化。該傳感器由四個(gè)壓力傳感器和一個(gè)帶導(dǎo)電液體的張力傳感器組成。該傳感器不僅能檢測(cè)壓力，還能顯示傳感器目前的拉伸狀況。電容可知力，電阻可知傳感器張力。因此，可以補(bǔ)償傳感器的拉伸部分。因此，可應(yīng)用于不同拉伸或壓縮條件下的機(jī)器人關(guān)節(jié)。

壓電柔性壓力傳感器。

當(dāng)些介質(zhì)材料受到一定方向的外力時(shí)，內(nèi)部極化，兩個(gè)相對(duì)表面產(chǎn)生相反的電荷和電位差。這種現(xiàn)象稱(chēng)為正/負(fù)壓電效應(yīng)?；诮殡妷弘娦?yīng)的傳感器稱(chēng)為壓電傳感器。

壓電材料變形時(shí)可發(fā)電，反之亦然。壓電材料的這種雙重功能為越來(lái)越多的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)，特別是可穿戴或植入系統(tǒng)。

具體例子包括可持續(xù)電源和消費(fèi)電子產(chǎn)品測(cè)量血壓的傳感器等生物醫(yī)學(xué)設(shè)備。隨著材料科學(xué)、力學(xué)和制造業(yè)的發(fā)展，制造超薄、柔性和機(jī)械可擴(kuò)展的壓電設(shè)備是可能的。

其工作原理是壓電系數(shù)越高，壓電敏感材料的能量轉(zhuǎn)化率越高，轉(zhuǎn)換的電信號(hào)越強(qiáng)。壓力柔性壓力傳感器是利用壓力材料將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。這柔性壓力傳感器具有較高的靈敏度、精度、壓電系數(shù)和響應(yīng)速度，因此被廣泛應(yīng)用于柔性觸摸傳感器。

近十年來(lái)，柔性可穿戴傳感器設(shè)備的研究發(fā)展迅速。隨著智能機(jī)器人和可穿戴電子設(shè)備的蓬勃發(fā)展，各種符合任意曲線(xiàn)和曲面的柔性壓力傳感器的研究也在迅速進(jìn)行，柔性傳感器技術(shù)將在未來(lái)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

深圳市力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量高精度測(cè)力傳感器的企業(yè)。公司主營(yíng)產(chǎn)品有微型壓力傳感器、S型壓力傳感器、壓力變送器、液壓傳感器、變送器/放大器、控制儀表及手持儀等多款產(chǎn)品，并擁有多項(xiàng)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)，擁有多項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)；

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