基于柔性薄膜阵列压力传感器的抱闸故障诊断

抱闸制动装置广泛应用于工业提升装置、民用曳引式电梯,针对抱闸制动器的运行状态监测和故障诊断,本文提出一种基于柔性薄膜阵列压力传感器的故障诊断方法,运用卷积神经网络(CNN)对传感器的数据进行处理达到故障诊断的目的。本文在LeNet5模型的基础上引入跨连接部分,将网络结构中提取的低层次特征与高层次特征相结合,经过全连接层达到多分类的目的。通过训练来自柔性薄膜阵列压力传感器的实验数据,该模型实现了4种基本抱闸故障和正常状态的自动识别。实验结果表明,改进的LeNet卷积神经网络模型在抱闸故障诊断上的检测正确率达到99.19%,该模型在同一训练数据集上的表现明显优于传统的LeNet5模型。

阵列式柔性薄膜传感器的快速扫描实现

柔性薄膜传感器由于具有极高的柔韧性和可拓展性,可生产出不同大小的面积形状,通过阵列式排布,可以设计出大尺寸、多样化与数据实时特点的集成传感器模块。但对于大尺寸阵列式柔性薄膜的数据实时采集的方法仍存在挑战,本文基于STM32单片机以及一块4×4(可拓展)的阵列式柔性薄膜,经STM32控制,实现阵列式快速扫描,实时快速地定位出信号来源并反馈出在该薄膜单元的压力变化值。

柔性阵列式压力传感器的发展现状简介

文章在介绍柔性阵列式压力传感器工作原理的基础上,概述了其国内外发展现状。着重介绍了美国Tekscan公司开发的基于矩阵的传感器技术和应用实例,以及中科院合肥智能机械研究所有关柔性传感器的研究现状、产品的性能指标等。文章的工作旨在为层合结构预紧接触压力/间隙测量选择有效、可行的测量系统。

硅尖阵列-敏感薄膜复合型阴极真空微电子压力传感器特性的测试

封装、测试了硅尖阵列 -敏感薄膜复合型阴极的真空微电子压力传感器 ,在计算机模拟计算的基础上 ,对封装好的真空微电子压力传感器进行了实物测试 ,得出实物测试场发射电流曲线 (开启电压低 ,发射电流曲线与计算机模拟曲线一样 ,电压 45V时发射电流可达到86mA ,平均每个硅尖为 2 1 μA)、压力特性曲线 (呈线性变化 ,与计算机模拟计算的曲线相近 )及灵敏度数据。电压 1 .5V即可测试并且其压力特性成线性变化 ,灵敏度为 0 .3 μA/kPa。

基于空心微柱介电层的柔性电容式压力传感器

提出了一种使用空心微柱介电层的柔性电容式压力传感器,通过倒模的方法制备PDMS和BaTiO_(3)复合材料的空心微柱介电层,通过在PET薄膜上丝网印刷导电银浆制作为阵列式电极。实验表明,该传感器在压力范围为0~5 kPa,5~50 kPa和50~200 kPa时的灵敏度分别为0.498,0.026和0.008 kPa^(-1),最小检测压力可达35 Pa,在1000次重复压力实验中表现稳定,且具有快速的响应速度(约134 ms)。该传感器制备方法简单高效,制作成本低且便于大规模制备,同时该传感器在准确性、稳定性、灵活性等方面都有优秀的表现,可被应用于可穿戴电子设备和智能机器人等领域。

基于PVDF的柔性压力传感器阵列的制备及仿真研究

采用湿法刻蚀制备了基于PVDF薄膜的柔性4×4压力传感器阵列,该传感器具有16个毫米尺寸的电容器单元。使用光学显微镜、原子力显微镜观测了传感器表面形貌,显示电极阵列的界面清晰,PVDF薄膜表面形貌平整。力电耦合效应测试的结果显示传感器的应力输入和电压输出具备高的信噪比和良好的线性关系,力电响应为12×10–3 V/kPa。受力-空载响应输出显示,对传感器施加20~80 kPa范围的脉冲压力,得到了输出0.26~0.98 V的电压信号,并且放电时间少于2.5 ms。结合仿真计算研究了传感器阵列之间的电势信号影响,结果表明相邻阵列单元间的信号干扰随着阵列所受压力增加而增加并且呈现线性关系,干扰信号为0.028×10^(–3) V/kPa,在1.4 mm^2尺寸时,低于178 kPa压力所产生的干扰信号可以近似忽略。

基于金字塔微结构阵列的超灵敏压力传感器

随着可穿戴电子产品的快速发展,柔性压力传感器因其在健康监测、人机界面和智能机器人方面的应用前景而受到极大的关注。在宽响应范围内的高灵敏度是为各种可穿戴场景制造可靠压力传感器的关键要求。其中以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为主体材料的柔性压阻式传感器的发展十分迅速。本文以表面含有金字塔微结构阵列的PDMS作为传感器的基底,通过喷涂法将碳纳米管(CNT)墨水均匀喷涂在PDMS金字塔表面作为灵敏的导电网络,制备了一种具有宽检测范围的超高灵敏度的柔性压力传感器。在0~60 kPa压强范围内,该传感器的灵敏度可达680 kPa-1,并且具有较低的迟滞性、较快的响应时间和恢复时间,以及较好的重复性和稳定性,可以实时监测脉搏的振动;还可以成功监测人体的生理信号和压力分布,显示出在可穿戴设备领域的广阔应用前景。

电容阵列柔性压力传感器设计与分析

针对现有的柔性电容式压力传感器精度低、重复性差、大面积应用难度大等缺点,设计了一种柔性电容式压力传感器,可用于生理信息监测或机器人皮肤等领域。该传感器结构基于交叉电极式电容阵列,材料及制备工艺简单,易于大面积扩展应用,可对接触状态进行定量反馈。实验表明,该传感器能够感知0~70 k Pa范围的压强,可清晰分辨人手、脚等接触压力信息;电容灵敏度约1.17%V/k Pa;响应速度可达30 f/s,可实现压力信息的实时图形化显示。

微阵列结构柔性压力传感器研究进展

柔性压力传感器因形状易控、体积小、机械性能好等优点,成为柔性电子器件领域的研究热点之一。传统工作原理下,除先进功能材料外,微阵列结构的引入对进一步提升器件灵敏度、响应时间等综合性能具有重要意义。本文从材料选择、微阵列分布方式、构造方法及传感特性等方面对微阵列结构柔性压力传感器的研究进展进行了综述。首先,归纳了微阵列构造常用材料;其次,对比了基于不同分布方式的微阵列结构;随后,总结了微阵列结构的制备工艺;最后,重点讨论了几种常见微阵列柔性压力传感器的传感特性机理。未来应进一步从传感器力-电转换机制、多元环境下器件工作稳定性等方面进行深入探究,以期为开发超高性能柔性传感器件提供理论基础。

基于柔性薄膜传感器的服装压力检测仪研制

为增大服装压力检测装置中传感器与人体贴合的顺应性,进而提高服装压力测量的精确度,提出了使用柔性薄膜传感器进行服装压力测量的方法。以聚氯乙烯作为柔性基体,包覆导电纤维制成柔性传感器,将传感器连通缓冲气室,与气泵、排气阀构成气动回路,实现服装压力与气室压力的转换;基于开发的柔性传感器,选用可编程逻辑控制器作为主控单元,研制了一款可触屏操作和存储、打印数据的服装压力检测仪;完成系统标定后通过重复性实验,验证了检测仪的测量精度和可行性,6次测量结果最大标准偏差为0.0885。研究认为,该检测仪可准确完成多点服装压力的实时测量,适用于压力服装的出厂压力检测,也为服装压力检测方法的研究、控制元件选择等提供新思路。

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。

基于多孔PDMS薄膜介电层的柔性压力传感器

提出一种基于多孔弹性体薄膜介电层的电容式压力传感器。该多孔弹性体薄膜是由液体相位分离原理制作而成。首先将去离子水与聚二甲基硅氧烷(PDMS)以一定比例均匀混合,随后将溶剂蒸发后形成多孔复合弹性薄膜。以ITO为电极材料,PET为柔性基底,多孔弹性体薄膜为介电层,将两电极面对面层压封装,得到电容式柔性压力传感器。由于均匀孔结构的存在,薄膜介电层在压力作用下能发生较大形变。研究结果表明,基于多孔薄膜介电层的压力传感器的灵度为0.58kPa-1,具有良好的稳定性和重复性;传感器阵列能够准确地检测表面压力分布。制作的柔性压力传感器具有高灵敏度、低成本的特点,可用于人机交互界面、电子皮肤传感和细微压力变化监控等方面。

压阻式柔性压力传感器阵列信号采集系统设计

针对触觉传感检测的实际需求,基于STM32单片机,采用分档分压与恒流源相结合的方法设计了一种压阻式柔性压力传感器阵列信号采集系统;基于串口通信技术设计了计算机信号读取与分析系统。设计开发的系统可以实现传感器阵列信号的实时采集、分析和存储,系统稳定性较好。采用标准电阻对研制的信号采集系统进行了性能检验,系统测量阻值与标准阻值的误差在1%以内,表明设计的信号采集系统满足压阻式柔性压力传感器阵列的检测需求。

基于柔性压力阵列传感器的人体静态平衡功能评估

采用实验室研发的柔性压力阵列传感器来对人体静态平衡功能进行定量分析,使用意大利Tecnoboay公司的Pro—Kin254型动静态平衡测试系统作为标准平衡测试设备,比较了利用柔性压力阵列传感器和Pro.Kin254系统得到的基于压力中心的静态平衡参数的异同,结果表明柔性压力阵列传感器在静态平衡测试中与Pro—Kin254系统的结果相符,可以用来测定人体静态平衡能力。

基于传感器阵列的柔性接头组件成型工艺过程压力测试系统

针对固体火箭发动机柔性接头组件室温粘接、加压固化成型工艺过程中存在的加压压力分布参数难以在线监测等问题,建立了采用薄膜压力传感器阵列的柔性接头成型压力测试系统,用于监测成型过程中柔性接头组件所受压力的大小和分布。研究了压力测试系统在柔性接头成型工艺条件下的在线监测适用性,分析了柔性接头组件受压变化及结构误差的影响。结果表明,该研究建立的压力测试系统具有1%左右的测试线性度和10 k Hz以上的动态响应特性,能够有效测试1.5 MPa以下曲面压力场,最大压差为0.03 MPa,所测压力分布反映了成型过程中的变化,满足接头成型工艺测试要求。测试结果对于理解柔性接头成型工艺过程中的粘接剂流动等,为通过进一步优化工艺参数和减少结构误差、实现对柔性接头成型质量的有效控制有所帮助。

基于微结构导电薄膜的柔性压力传感器

针对柔性压力传感器中刚性导电材料和柔性基材之间结合界面较弱,易出现开裂和脱落的问题,通过将导电材料嵌入聚合物表面,实现了两者的稳定连接,并制备了具有微观结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性导电薄膜,然后通过面对面组装的方式完成了柔性压力传感器的制备。结果表明:表面嵌入导电材料的柔性薄膜性能稳定,在多次试验后,未出现裂纹或脱落的现象;与文献中报道的常规方法相比,具有工艺简单,结合界面稳定的优点。制备的柔性压力传感器在0~1 kPa范围内,具有高灵敏度(0.34 kPa^(-1))和快速响应(<200 ms),可准确检测到手指触摸时的微小压力。因此有望应用于柔性机器人触觉和人机交互界面等领域。

基于柔性薄膜传感器的翼面攻角测试研究

针对常规嵌入式大气数据传感系统对飞行器性能和结构的影响,采用全柔薄膜传感阵列代替传统的阵列压力传感器,提出了一种利用新型传感材料粘贴在被测体表面的测试方法,分析了全柔衬底压力传感阵列布置及攻角测量原理,通过仿真得到测量传感器阵列上各点的压力数据,然后进行数据处理,得到攻角参数信息,从而可以进行飞行器的控制和姿态调整.该研究可以为飞行器翼面攻角数据测量系统的设计提供参考.

基于微型压力传感器阵列的边界层分离点检测方法

为了检测边界层的分离点,探讨了根据表面压力分布变化判定分离点的检测方法,提出了基于微机电系统(MEMS)技术和柔性衬底的微型压力传感器阵列的结构方案,可实现在线实时测量,并满足非平面表面的流体测量要求;同时提出了1种分离点检测的判定方法,并通过二维圆柱绕流仿真验证了该方法的正确性和有效性。微型压力传感器阵列的引入,拓宽了边界层分离点检测的解决途径。

阵列式薄膜锰铜传感器的研究

采用薄膜工艺制备适合高压力测量的阵列式传感器,文中介绍了该传感器的制造工艺、工作原理。动态加载实验表明,传感器阵列的压阻一致性好,无高压旁路效应,响应时间低于30ns,验证了薄膜锰铜传感器高压测试的准确性和可靠性。

用于边界层分离点检测的微型压力传感器阵列研究

基于边界层流动与分离的特性,探讨了根据表面压力分布变化,检测物体表面边界层分离点的测量方法.根据边界层分离点测量的特点,给出了一种基于柔性衬底的微型压力传感器阵列的结构设计,并对背引线技术进行了初步研究.设计的微型压力传感器阵列可有效满足边界层分离点的检测要求,进一步拓展了MEMS器件的工程应用范围.