PEDOT∶PSS/MXene复合电极基界面电容式应力传感器

针对复杂的制备方法,以及传统电容式压力传感器容量和灵敏度较低导致难以抵御温度、湿度、弯曲等因素带来的干扰,采用层状MXene和聚(3,4-乙二氧基噻吩)∶聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)制备具有褶皱结构的复合电极。通过与1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(EMIM-TFSA)离子液体介电层的结合,构建了电容式应力传感器。导电材料PEDOT∶PSS与MXene质量比为1∶1时,分别在0~50 kPa和50~200 kPa压力效应区间内实现了高达603和91.66 kPa^(-1)的线性灵敏度,具有快速的响应时间(仅需33 ms)以及优异的循环稳定性(至少4000次)。此外,该传感器在人体脉搏监测方面展现出实时、准确的特点,为可穿戴设备领域提供了新的发展思路。

电容式湿度传感器多孔上电极受力可靠性分析

电容式湿度传感器不断发展的同时上电极的制造工艺也在不断进行着技术更新,为了使湿度传感器的透水性更加优越,上电极在不断地被做薄,同时在多孔研究方面也在不断地进行着优化,但凡关于多孔上电极受力可靠性的问题,总是涉及到制作栅条过程中因为过度腐蚀而断裂的现象。利用ANSYS针对传统的条栅形多孔上电极以及自行设计的环形多孔上电极进行模拟受力分析,通过对多孔上电极内壁面进行压力加载,来模拟光刻过程中过度腐蚀的状况,观察比较两种上电极的模拟受力情况。从得到的受力形变图,等效塑性应变图以及等效应力图分析得出,环形多孔上电极具备比条栅形多孔上电极更可靠的受力响应。

集成电容式传感器边界电极的静电电容值分析

本文研究一种梳齿电极结构的集成电容式传感器,利用保角变换对其边界电极的静电电容值情况进行推导,给出了边界电极电容值的解析表达式,并利用Ansys软件对其进行仿真验证.结果显示解析公式得到的计算结果和软件仿真结果相吻合,说明得到的公式具有高的精度.利用所给的解析表达式可以为设计和应用该结构电容式传感器提供更好的理论基础.

基于轮转电极的多电极电容式棒位测量传感器静态特性研究

电容式棒位测量传感器是200 MW低温核供热堆控制棒水压驱动系统的关键测量部件,其精度和可靠性直接关系到反应堆的安全性。本文基于有限元方法建立了电容式棒位测量传感器的理论模型,对两电极电容式棒位测量传感器检测场的灵敏度分布特性进行了分析。结果表明,在检测场内存在一个特定区域,被测杆向该区域偏移时偏心误差较小。基于该特性提出了多电极电容式棒位测量传感器的设计方案和轮转电极的电容检测方法,针对该传感器,利用有限元模型进行了传感器结构优化和被测杆偏心误差分析,完成了传感器静态特性实验并验证了模型计算结果。分析结果表明,多电极电容式棒位测量传感器与轮转电极的电容检测方法能有效利用检测场的灵敏度分布特性,优化后传感器的偏心误差能达到棒位测量不失步的要求。研究成果为电容式棒位测量传感器的设计和优化提供了新的方向。

基于双层微结构电极的柔性电容式压力传感器

为了研究电容式传感器电极表面有微结构对自身灵敏度的影响,设计了一种基于双层微结构电极的电容式压力传感器,其以表面溅射有导电金属的带有金字塔微结构的PDMS薄膜作为上下层电极。该方法设计的传感器能够明显地提高传感器的性能,灵敏度可达0.34 kPa-1,是无微结构电极传感器灵敏度的17倍,具有低的检测极限(最低为20 Pa)、较快的响应时间(200 ms)和可靠的重复性。实验表明,该传感器能够实时快速地的检测外部压力的变化。

基于柔性电极结构的薄膜电容微压力传感器

基于柔性电极结构,本文设计、制作了薄膜电容微压力传感器,在阐述传感器工作原理的基础上,提出了两种设计思路,即基于柔性纳米薄膜的电容式微压力传感器和具有微结构的柔性电极薄膜电容式微压力传感器,并结合传感器的结构和柔性材料的加工特性,进一步提出了相应的力敏特性材料结构优化思路和加工流程,利用该流程得到了一种结构轻薄、工艺简单、高灵敏度的微压力传感器。经测试,本文制作的压力传感器的灵敏度能够达到218 f F/mm Hg,在智能穿戴和可植入压力检测等领域显示出较好的应用前景。

电容式传感器用于检测医疗输液液位的研究

设计一种变介电常数型电容式液位传感器,通过对不同宽度电极下传感器输出电容与对应液位的实验数据分析,发现传感器灵敏度随电极宽度的增加而近似线性提高;同时,发现传感器灵敏度与液位下降速度相关。建立传感器数学模型,分析影响传感器灵敏度的因素和机理。研究结果表明:以范德华力附着在瓶壁内侧的吸附水在电场作用下极易极化,会引起其介电常数超常增大;吸附水对传感器的灵敏度有直接影响。

一种测量油井产液含水率的电容式传感器

一种适用于高产量高含水油井产液含水率测量的电容式传感器。测量采取非集流方式，直接测量表征含水率大小的套管空间中与传感器接触的油泡，从而实现含水率测量。

集成电容式传感器的理论模型研究

研究一种与CMOS工艺兼容的梳状电极结构电容式传感器,对其敏感电容的变化量进行理论推导,建立了一种简单的解析模型,并使用Ansys软件仿真验证。利用该解析模型能够直观的分析各种参数变化对敏感电容变化量的影响,对芯片设计、制作及测试等具有参考意义。

电容式湿度传感器响应特性研究

通过设计优化的环形上电极结构和普遍采用的栅条形上电极结构,进行理论研究和对比测试分析,并采用Looyenga及Dubinin等方程进行计算研究。为了扩大孔隙率,以提高水分子通过上电极的效率,从而缩短电容式湿度传感器的响应时间,对上电极多孔结构进行了优化研究,研究表明优化设计的环形上电极结构有利于改善湿度传感器的响应特性。

高灵敏度电容式生物传感器的设计

设计了一种电容式生物传感器,采用组合微叉指电极作为分子识别元件,高精度电容测量电路作为转换元件。经实验验证该传感器具有性能稳定、零点漂移小、灵敏度高等特点,可用于免疫球蛋白(IgG)的检测。

针织一体成形电容传感器设计及其性能

针对柔性电容传感器的电极易暴露于外界环境和穿着舒适性差等问题,提出一种表面绝缘电极与介质层一体成形的针织电容传感器设计方法。进一步对传感器的力学性能、表面绝缘性能和传感性能进行探究,揭示了织物厚度与间隔丝直径对其性能的影响。研究发现,织物厚度越大,间隔丝直径越小的传感器综合性能越好,其中厚度为8.0 mm、间隔丝直径为0.15 mm的传感器表现最佳,其灵敏度为0.033 kPa^(-1),并且具有较低的迟滞性和快速响应时间,对不同性质输入信号(不同压缩距离和不同压缩频率)均具有良好的分辨响应能力,且具有2 000次循环内的重复稳定性,在手部动作识别及液体称重场景展现出较好的压力传感能力。该传感器降低了生产成本,且应用过程中信号稳定,在可穿戴、医疗监测及人机交互界面展现出巨大的应用潜力。

高灵敏纸基无湿敏材料电容式湿度传感器

为了拓宽湿度传感器的应用范围,兼顾其可穿戴、低成本、高灵敏度等优点,提出了一种电容式纸基无湿敏材料湿度传感器。以叉指电极(interdigital electrode,IDE)为基本结构,利用有限元仿真软件COMSOL Multipysics仿真研究了IDE指数对传感器性能的影响,得到具有良好湿敏特性的传感器结构。利用丝网印刷工艺制作电容式纸基湿度传感器,进行湿敏特性测试,系统研究了纸基类型、工作频率对传感器性能的影响,验证了其工艺一致性、重复性和长期稳定性。实验结果表明:以柯达相纸为基底的20指IDE传感器在1 V/200 Hz的测试电压下具有高达7379%的灵敏度、响应/恢复时间为108 s/131 s,表现出良好的重复性和长期稳定性。

高精度电容式棒位测量传感器静态特性研究

控制棒水压驱动系统是200 MW低温核供热堆的关键功率控制设备,电容式棒位测量传感器是该驱动系统的核心测量部件。针对被测杆偏心引起的测量误差,本文提出了能将被测杆步进与偏心所引发的电容变化量实现分离的测量方法(偏心-步进分离方法),依据该方法提出了四螺旋电极电容式棒位测量传感器的设计方案。针对该传感器,利用有限元方法建立了理论模型,开展了传感器静态特性实验,理论模型结果与实验结果符合良好。利用理论模型建立了电容与棒位的函数关系,系统分析了新型传感器的测量误差,完成了传感器的结构优化。结果表明,四螺旋电极电容式棒位测量传感器配合偏心-步进分离方法,在计算工况内最大测量误差为-3.11 mm,能满足棒位测量不失步的要求。该成果可为电容式棒位测量传感器的后续改进提供指导。

电容式湿度传感器专利技术综述

本文从专利角度对湿度传感器中应用最广泛的电容式湿度传感器技术的发展进行了梳理。基于电容式湿度传感器材料、结构不同,工艺不同,其性能和技术指标有很大差异,对其材料,结构的发展路线进行分析,筛选得到相关重要专利,形成电容式湿度传感器领域的技术发展脉络。

一种新型电容式蓝宝石压力传感器

介绍一种高精密、高稳定、线性度佳、结构简单的新型电容式蓝宝石压力传感器。以圆形C面(0001)取向蓝宝石片作为压力传感器的膜片和基片,并且采用两种方案改善普通电容式蓝宝石压力传感器的非线性特性。第一种方法是在一个基片中央区电极内制作一个圆形无金属电极区(圆形无电极区的直径与中央区电极的直径具有特定比率),提高线性度,改善灵敏度的一致性,但是它以降低传感器的灵敏度为代价的;第二种方法是在圆形基片表面中央区加工一个半球形凹槽,并且在该下凹区内不制作金属电极,能够牺牲很小的灵敏度或不降低灵敏度,换取较大的线性度提高和灵敏度一致性的改善。

基于MWCNT-PDMS高灵敏度电容式柔性压力传感器

作为柔性电子器件的重要分支,高灵敏度柔性压力传感器已成为当前研究热点。选取聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为柔性介质薄膜和氧化铟锡-聚对苯二甲酸乙二醇酯(ITO-PET)作为柔性电极构建三明治结构电容式柔性压力传感器,通过在PDMS薄膜内掺杂高导电性多壁碳纳米管(MWCNT)形成微电容提升传感器灵敏度。同时,测试高低温工作稳定性、响应时间、循环稳定性和迟滞特性等关键传感特性。测试结果表明:经过优化MWCNT掺杂质量分数,在低压范围内传感器灵敏度可从初始的0.52 kPa^(-1)增加到1.512 kPa^(-1),灵敏度提升接近2倍。同时,MWCNT掺杂传感器还表现出工作温度范围宽(-18~80℃)、响应时间短(65 ms)、循环稳定性高、迟滞误差小等优异的传感特性。最后针对较高压力下的漏电现象进行了适当分析。

电容式生物传感器研究进展

电容式生物传感器(capacitive biosensor,CBS)作为一种新型的、有发展前景的免疫类传感器,不仅具有免疫类传感器具有的高特异性、高选择性和响应快等特性,同时具有结构简单,易于集成等优点。特别是近年来随着电容测量技术和半导体技术的发展,CBS的研究取得了长足的发展,并且部分已经在生物研究、病原体检测、法医鉴定等领域得到了广泛应用。本文主要介绍了基于电极的CBS和基于pH敏感的CBS,就其原理、构建方法和最新的研究进展进行了综合评述。

免介电常数标定的电容式汽车油液传感器设计

针对电容式汽车油液传感器的研究现状,介绍了一种免介电常数标定电容式油液传感器的设计方案。主要设计了一个含有两块相同三角形极板的电容器,利用特殊的结构设计和两块极板所测的电容值微分相除来抵消介电常数的数学方法,得到精确油液高度,不再需要对油液的介电常数进行标定以消除其对电容测量的影响,并利用模型实验的方法验证其测量结果的连续性和准确性。随后在能连续测量油液高度的基础上,通过单片机及GSM模块控制实现油液品质异常报警及油量快速异常下降时的智能化监控报警,使之能够有效应对油液监控不稳定以及因油品不合格对车辆自身带来损伤等情况,并避免偷油漏油少加油等现象的发生,帮助实现油液的精确监控和实时反馈。

Zytronic扩充其投射电容式触控传感器的技术能力

Zytronic公司宣布推出新系列的ZYBRID传感器,感应介质采用沉积式多磁道的透明氧化铟锡（ITO）,可补充目前铜股电极传感器产品系列的不足。新系列的传感器具备多项显着的优势,远胜于目前市面上其他的ITO型互感式电容Pro-Cap产品,而且应用在体积较小的强固型触控装置上,更是理想的触控方案。