压电复合薄膜触觉传感器的研制及其坐姿识别应用

对溶液流延法和静电纺丝法制备出的聚偏二氟乙烯(PVDF)/钛酸钡(BaTiO_(3))复合薄膜进行压电性能分析,并且对不同质量分数BaTiO_(3)的压电复合薄膜进行性能测试,确定最佳的掺杂比例,使用丝网印刷方法制备出传感器阵列。设计信号转换电路、复位电路、供电电路、多路选通电路,使用PyQt5编写上位机图形可视化界面。在坐姿的识别过程中对五种不同的坐姿(左倾、右倾、正常、前倾、后倾)进行数据采集,对采集到的数据进行线性插值滤波,使用支持向量机(SVM)对数据进行分类,通过添加不同的核函数进行对比分析,实验结果表明识别准确率达到88.33%。

触觉传感器的柔性化方法及其应用研究综述

触觉传感器是一种模拟人体触觉并用于检测外部刺激的设备,触觉传感器的柔性化也成为了研究的关键点之一。本文介绍了不同类型的柔性触觉传感器(电容式、压阻式、摩擦电等)。采用纳米复合材料并结合静电纺丝法、旋涂法、以及新出现的喷涂法等制备的柔性触觉传感器具有灵敏度高、响应速度快等特点,并对柔性触觉传感器应用领域进行了总结和展望。

柔性PZT复合薄膜压力传感器的研究进展

随着柔性传感器技术在人工智能、电子皮肤等领域的应用,柔性PZT复合薄膜压力传感器因具有高柔性以及高压电性能深受研究者的青睐。柔性PZT传感器作为先进智能设备的重要组成部分,对未来机器人电子皮肤以及智慧医疗的进步有重大推动作用。将从柔性PZT复合薄膜压力传感器的工作原理与制备、研究现状及应用等方面进行综述,最后对传感器的现状进行了总结分析,并对传感器的未来发展进行展望。

基于石墨烯的离子印迹电化学传感器在水质重金属检测中的研究进展

综述了一种新型的基于石墨烯的离子印迹电化学传感器。首先介绍了离子印迹技术的起源和机理,然后介绍了电化学传感器的构造,分析并比较了离子印迹电化学传感器的制备方法,总结了离子印迹电化学传感器在水质重金属检测中的应用以及在这方面的研究现状,最后介绍了石墨烯的制备及其在离子印迹电化学传感器中的应用。

ZnO亚微球添加对放电等离子烧结PZT陶瓷结构和性能的影响

通过溶剂热法合成由纳米点组成的均匀ZnO亚微球,并将ZnO亚微球添加到PZT5A粉体中进行放电等离子烧结,研究ZnO亚微球添加对PZT陶瓷物相组成、微观结构及电学性能的影响。结果表明:采用放电等离子烧结法能够在900℃保温5 min条件下制备出相对密度超过97%的PZT陶瓷。ZnO亚微球的添加有利于PZT陶瓷的烧结和晶粒生长,随着ZnO亚微球添加量的增加,PZT三方相(R)的含量逐渐增大。适量ZnO亚微球的添加能够改善PZT陶瓷的压电性能和介电性能,ZnO质量分数为0.10%时,材料的综合性能最优,在1 kHz频率下,压电常数d_(33)=432 pC/N,机电耦合系数k_(p)=0.56,机械品质因数Q_(m)=69.8,相对介电常数ε_(r)=1360,介电损耗tanδ=0.0227。

TENG在可穿戴人体健康状态监测中的应用和研究进展

本文将深入阐述摩擦纳米发电机(TENG)的基本工作原理、不同的运行模式以及结构制备与性能优化的方法;重点归纳和分析TENG在智能可穿戴医疗设备及脉诊监测两大方面的应用实践,其中,智能可穿戴医疗涵盖了人体康复、植入式技术等领域,而脉诊监测则主要涉及脉搏、心跳及呼吸等关键生理指标的监测。本文分析了各种基于TENG的可穿戴医疗器件在能量收集和自供电传感方面的应用,并展望TENG在智能可穿戴医疗设备领域的应用前景。

改进U-Net网络的遥感图像水质分割算法

针对遥感图像中一般水体、黑臭水体以及富营养化水体形状不规则以及相似难以准确分割的问题,选取研究区创建富含3类水体的数据集,利用深度学习卷积网络模型对3类水体数据集进行训练与测试。根据测试效果分析提出基于改进U-Net网络的遥感水质分割算法,改进卷积深度及在编码阶段输入层引入ASPP模块获取更加复杂的光谱信息,提高分割精度。实验表明,所提出的改进型U-Net分割算法能够显著提升水质分类的精确度和分割效果,从而实现一般、黑臭及富营养化水体的准确分类。

高灵敏度柔性电子皮肤的研究与应用进展

电子皮肤(E-skin)是一种机器人触觉系统,它附着在机器表面,通过传感单元检测压力,使机器人像人一样感知周围环境。为了满足机器人对弯曲、挤压、扭转等形变的精确触觉感知,国内外学者在可靠的材料选择和新颖的结构设计上做了大量的创新性研究。本文综述了触觉传感器的分类和原理,通过对敏感材料的选择与调控以及新型敏感结构的设计来提高触觉传感器的柔性和灵敏度的研究进展,以及多维力检测和多功能性的研究进展。最后,指出了研究高灵敏度柔性电子皮肤可能面临的挑战和未来的发展方向。

摩擦电纳米发电机在医疗脉诊中的研究与进展

随着柔性传感器在可穿戴电子设备、植入式设备及物联网(IoT)等技术方面的快速发展,摩擦电纳米发电机(TENG)是新时代最好的能源设备和医疗应用之一,在医疗领域引起了众多研究者的关注。本文对TENG的理论、制备与潜在价值和国内外一些性能优化方法进行了评述,重点对TENG在医疗与脉诊两个方面的应用进行了总结和分析,其中医疗主要包括健康检测、自供电医疗等方面,脉诊主要包括脉搏、心跳等方面。并且对各种基于TENG的健康监护仪的器件结构设计、传感机理、器件性能及优缺点进行分析。最后,对TENG在医疗和脉诊领域的未来发展进行了总结和展望。

PVDF压电复合材料及其应用的研究进展

对聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的工作原理及其在传感器领域的优势进行了简单阐述,重点从PVDF材料的压电性能和介电性能的改进方向进行了分析,主要包括材料掺杂和工艺优化。总结和分析了国内外研究中PVDF掺杂无机压电材料、金属及其氧化物、碳基材料来改善薄膜性能的工作原理和优势,并对工艺研究中的静电纺丝技术、电流体动力拉拔技术、挤压铸造工艺进行了简单评述。总结了近年来PVDF压电复合材料在传感器领域的研究进展,及其在可穿戴设备、声波传感器和人机交互等领域的应用,最后对PVDF材料的发展方向进行了总结和展望。

改性1-3型压电复合材料理论模型与仿真

针对高机电耦合系数和曲面换能器的应用需求,该文提出一种由压电陶瓷、环氧树脂和硅橡胶三相复合的改进1-3型压电复合材料,基于Newnhams串、并联分析对复合材料的理论模型进行了推导,并利用Matlab进行了数值计算,分析了改性1-3型复合材料的结构参数对厚度机电耦合系数、等效密度和厚度频率常数的影响。结果表明,陶瓷-环氧复合相的体积分数为0.2~0.5,陶瓷-环氧复合相中的压电陶瓷体积分数为0.6~0.7时,改性1-3型压电复合材料的性能参数较好;利用ANSYS软件对复合材料进行了有限元仿真,将仿真结果与理论计算进行了对比,二者具有较好的一致性,验证了理论模型评估材料性能的准确性。

振膜薄壁结构的准连续脉冲激光焊接参数研究

采用准连续脉冲激光焊接技术,以叠焊方式,对法布里-珀罗腔光纤声传感器的膜片、外环及内环三者进行激光焊接固定。以单因素试验方法研究了峰值功率、脉冲宽度、离焦量等参数对焊缝熔深以及熔宽的影响规律。设计正交试验,研究上述三个参数对焊缝熔深以及内环熔宽的影响主次大小,最后确定适用于振膜结构的最佳焊接参数:峰值功率380 W,脉冲宽度4 ms,离焦量+4 mm,以上参数组合不仅可以确保振膜结构不被焊穿,而且使内环熔宽尺寸相对较大。

可视化传感系统设计及其在比色分析中的应用

可视化检测通过量化颜色信息变化,简单快速对应待测物浓度,极大提高了分析检测效率,在日常个体医疗监测和疾病防控等领域具有重要意义。该研究基于微处理器STM32设计了一款可视化颜色识别传感系统,可快速定位识别,精准读取检测位点RGB值,灵敏检测不同浓度分析物颜色变化,实现目标分析物的比色检测。根据三基色原理判断分析检测位点颜色信息并及时将数据传输到用户端,大大简化了操作流程,提高了检测效率,降低了检测成本,实现了传感检测便携式需求,在临床监测和疾病防控等领域有巨大的潜在应用前景。

基于机器学习的脉搏信号辅助中医预测血压

高血压是脑血管意外、心血管疾病和肾功能损害相关的主要危险因素之一。其症状和警告信号通常是模糊的,往往导致疾病被忽视,被称为“沉默的杀手”。中医脉诊操作明确、方法简单,通过脉搏信号来预测血压,使普通大众对自己的身体情况清楚明朗,早发现早治疗,同时可以促进中医脉诊客观化和科学化发展。本文基于现代化人工智能科学领域的发展,通过多种机器学习模型利用脉搏信号预测血压,以提升中医诊断的准确性,从而促进中医脉诊的现代化发展。实验表明,经过对比不同机器学习模型的结果,模型平均绝对误差可达到0.087,验证了基于机器学习的方法可以促进中医脉诊的客观化,且中医脉诊可以准确的预测人体血压。

1-1-3型压电复合材料的水声换能器研究

应用切割灌注法制备了1-1-3型压电复合材料,并对其电学性能进行了测试。1-1-3型压电复合材料通过在压电晶柱间引入2种具有不同杨氏模量的聚合物,提高复合材料整体的机电耦合系数。经测试,其机电耦合系数达0.65。以此材料为基础制备了谐振频率为110kHz的水声换能器,并研究了匹配层对1-1-3型压电复合材料换能器性能的影响。通过对比发现,当换能器具有匹配层结构时,可产生共振效应,能有效提高换能器的发射电压响应及接收灵敏度。

基于IAP15F2K61S2的门禁控制系统的设计与实现

基于IAP15F2K61S2设计了一种低成本门禁控制系统,以IAP15F2K61S2为核心控制器,分别利用了传感器FM70和MFRC522门禁卡模块以及4x4的矩阵键盘来接收外界信息,利用AT24C02芯片来存储信息,使用液晶显示器12864来进行显示。当输入正确密码或者指纹信息以及1C卡感应时就会启动开门程序,多次输入错误的密码时会报警。实验表明,设计的门禁系统可以较快准确地识别密码等信息,从而进行相应的开门动作或报警。系统成本低,适用于民间普及。

基于1-1-3型压电复合材料水声换能器性能分析

为提高高频水声换能器的性能,提出了一种基于1-1-3型压电复合材料的带有梯形匹配层的水声换能器设计。应用有限元方法分析了有无匹配层对复合材料电性能、辐射端振动位移的影响。并研制了带匹配层和不带匹配层的2种水声换能器。测试结果显示引入匹配层使得水声换能器在谐振频率为360 kHz时最大发送电压响应达到169.4 dB,接收电压灵敏度为-190 dB,-3 dB下接收信号带宽最大可达70 kHz,最大声源级达到208 dB。发送电压响应比没有匹配层的换能器提高了3.8 dB、声源级提高了6 dB、接收带宽拓宽了1.45倍。

基于剪切振动模态的压电复合材料应用于水声换能器的研究

压电陶瓷的剪切振动模态因其独有的剪切形变和高压电常数、高机电耦合系数以及介电常数低等特点,在压电俘能器、新结构复合材料换能器方面有着不俗的表现。通过设计具有特殊结构的过渡层,探索压电陶瓷剪切振动的利用方法,将压电陶瓷产生的剪切振动转化为复合材料的厚度振动,以此来满足水声换能器的要求,进而提高复合材料的压电性。通过有限元分析和实验验证,研究了该设计中结构参数、过渡层材料种类对复合材料整体性能的影响。

基于卷积神经网络的遥感图像水体提取

为解决基于遥感图像监测地表水资源变化的问题,在深度学习的框架下,基于卷积神经网络(CNN)提出了用于遥感图像水体提取的模型。利用网络爬虫的方式,搜集遥感图像,并通过随机裁剪、数据清洗等方式构建训练、验证和测试数据集。通过对低层语义特征学习提取抽象的高层特征,基于提取的高层特征进行网络模型训练。实验结果表明:水体提取的精读准确率可高达96.28%,从而验证了所提模型对于遥感图像水体提取的可行性和有效性。

基于树莓派的便携式水质重金属电化学检测系统

针对水质重金属离子现场快速化检测的需求,设计了一种基于树莓派控制核心采用差分脉冲伏安法检测重金属的系统。该系统主要包括硬件检测设备系统和手机APP两部分,两者通过蓝牙进行通信。基于树莓派3B硬件开发平台搭建外围电路检测板,实现波形信号的生成和微电流信号的采集;在Android系统下进行APP开发,完成曲线绘制以及数据存储等任务。文中系统将日常广泛使用的Android终端设备、低成本的树莓派与电化学仪器相结合,突出了其易用性和便携性的特点,适合实地快速自动化检测。系统对150~600μg/L的Cd2+离子检测实验中得到的拟合线性方程具有较高的线性度(0.9661),结果表明,该系统可实现重金属离子检测。