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    柔性薄膜壓力傳感器的基礎概念及知識

    時間:2021-05-31 點擊次數:

    柔性薄膜壓力傳感器是由綜合機械性能優異的聚酯薄膜, 高導電材料和納米級壓力敏感材料組成,頂層是柔性薄膜和復合在上面的壓敏層,底層是柔性薄膜和復合在上面的導電線路。兩者通過雙面膠貼合以及隔離感應區域。當感應區受壓時,在底層彼此斷開的線路會通過頂層的壓敏層導通,端口的電阻輸出值隨著壓力變化。無壓力按壓時,傳感器的輸出阻值大于 2M Ω,有壓力按壓時,電阻值迅速降低。

    一個在特定測試條件下電阻隨壓力變化的曲線。很顯然是非線性的。


    需要注意的是,傳感器安裝后的結構和施壓器(直接施加壓力到傳感器的部分)可以很明顯的改變特性曲線。上圖所示的數據表曲線可用于設計參考,實際使用時,需要在真實的使用結構環境下進行校準,以實現良好的精度。

    精度說明

    力與電阻的精度因傳感器型號而異,假定設計的機械系統具備一致的驅動裝置,傳感器的精度通常為 10 %左右。在需要高絕對準確度的設計中,柔性薄膜壓力傳感器無法替代應變片或稱重傳感器。但是,在相對或過程絕對測力 的應用中,柔性薄膜壓力傳感器具有非常大的優勢 。柔性薄膜壓力傳感器的應用電路中無需橋式電路或任何放大器,非常易于集成并且性價比高 。

    例如,柔性薄膜壓力傳感器 在各種各樣的人體觸摸應用中表現突出,其中絕對力的 10 %差異幾乎察覺不到。柔性薄膜壓力傳感器 的相對準確性非常好, 因此也適合于注重力的分布而對絕對力 重量并不特別在意的應用,比如壓力分布測量。

    區分力和壓力

    嚴格意義上,柔性薄膜壓力傳感器檢測壓力(力x 面積)而不是力。使用不同接觸面積的物體施加同等力到傳感器將導致完全不同的電阻響應。一致的機械致動對傳感器的電阻輸出一致性有著非常重要的影響。


    施加壓力器件

    施加壓力器件對于提高柔性薄膜壓力傳感器的重復性至關重要。施加壓力器件是指結構系統中與傳感器直接接觸并施加壓力到傳感器的部分。有如下三種施加壓力器件:

    1. 圓盤式施壓器

    圓盤式施壓 器 形狀可覆蓋傳感區域的 80 %。圓盤式致動器 通常由橡膠或其他半柔性材料制成。如硅橡膠具有優異的 回彈 性 其他如聚氨酯橡膠或者泡沫硅膠也是不錯的選擇。這種方式適用于要求高靈敏度響應的應用。


    2. 圓頭式施壓器

    圓頭式施壓器 類似于圓盤式施壓器頭部是圓頂或圓角的。圓頂的施壓器可以獲取更好的傳感器的線性度。


    3. 覆蓋式施壓器

    覆蓋式施壓器使用面積較大的墊,如泡沫,橡膠或其他柔性材料,覆蓋整個傳感器 。這種方式適用于響應壓力較大,響應量程范圍較大的應用 。


    設計采集電路

    柔性薄膜傳感器(Rs)串聯一個固定電阻(R0),測量固定電阻兩端的輸出電壓。通過選擇合適的固定電阻可以使壓力和輸出電壓在一定壓力范圍內呈現一定程度的近似線性關系。

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