导电橡胶力敏传感器研究进展

介绍了导电橡胶力敏传感器的应用前景,分析了导电橡胶传感器的基本特性。通过对该传感器敏感单元制备过程的研究,指出了影响复合材料导电性能的主要因素包括填料类型、填充量、基体材料性能以及制备工艺等。通过对导电橡胶传感器压阻特性的研究,阐述了导电橡胶复合材料的导电机理。描述了该传感器的结构设计从检测简单的单向压力到检测三维力的发展过程。表述了制约导电橡胶力敏传感器的发展中的主要因素,并对未来研究方向提出了展望。     

基于力敏导电橡胶的新型三维力柔性触觉传感器仿真研究

针对目前触觉传感器研究中不能兼有柔韧性和多维力测量等难题,设计了一种基于力敏导电橡胶的具有整体两层非对称网状式结构的触觉传感器,通过检测导电橡胶的电阻值变化来分析三维力信息。本文介绍了该传感器的基本结构,并基于理想力敏导电橡胶的力学特性建立了三维力并行测量的数学模型,通过对该模型的求解解决了三维力及各受力点之间复杂的耦合问题。仿真实验结果表明该传感器能够实现对表面任意单点三维力、多点三维力以及三维面力信息的测量。     

炭黑/硅橡胶导电复合材料力敏元件温度响应试验研究

利用炭黑/硅橡胶导电复合材料制作了大变形力敏传感元件,对其温度荷载下的电阻响应进行了试验研究,并根据其导电机理对温敏特性进行了深入分析.试验发现制作的大变形力敏传感元件具有正温度系数特性,电阻随温度的升高而增大;温度稳定时,具有电阻弛豫现象.硅橡胶基体随温度变化体积发生变化是造成复合材料温度敏感性的主要原因;同时,温度变化也会影响电子跃迁能力,进而影响到复合材料温度响应.橡胶基体的粘弹性以及试样具有一定厚度的尺寸效应是导致其温度响应滞后性的主要原因.     

导电橡胶复合材料温敏特性研究

根据导电橡胶复合材料产生温阻效应的物理机理,分析了影响其温敏特性的主要因素,研究了不同导电粒子添加量、基体材料、硫化剂和改性剂等对导电橡胶温度敏感性能的影响规律.制备了具有温敏特性的导电橡胶复合材料;导电粒子填料添加量会改变复合材料的温敏性质,填充量少表现为正温度系数效应,填充量较大则呈现为负温度系数效应,存在转折温度;基体材料的粘度关系到复合材料的温度敏感程度,粘度小、电阻变化范围大、温度敏感度强,反之较弱;不同组分室温硫化硅橡胶基体的温敏特性有很大区别;不同硫化剂对温敏强度有一定影响,添加改性材料对复合材料温敏特性有显著作用.导电橡胶可作为温度传感器的敏感材料.     

微型力敏操纵杆的结构优化设计

针对目前微型力敏操纵杆敏感元件封装难度大、操作手感僵硬等问题,进行结构优化设计。设计了一种柔性梁结构替代传统的刚性梁结构,该结构由弹性元件与柔性元件组成,其中弹性元件采用空心方形截面,增加了敏感元件的封装空间,以降低封装难度;柔性元件采用螺旋结构,能产生操作者易感知的拨动行程,改善操作手感。并提供了一种有效的计算方法,为柔性梁的具体参数设计提供依据。     

基于LS-SVM及嵌入式技术的力敏传感器温度补偿

将最小二乘支持向量机(LS-SVM)融合改进模拟退火算法(SA)移植于嵌入式智能仪表中,结合嵌入式技术实现了对力敏传感器的温度补偿.由LS-SVM构建力敏传感器的非线性模型,利用改进的模拟退火算法对LS-SVM中的正则化参数和核宽度进行全局寻优,并通过设计嵌入式软硬件平台对该方法进行了验证.试验结果表明,该方法具有易实现,补偿精度较高等特点,对基于嵌入式智能仪表的传感器温度补偿有一定的实际意义.     

高温压力传感器的力敏电阻条的制备

本文探讨了一种金属薄膜高温压力传感器的力敏电阻条的制作方法,采用氮化铝作铜村底和金属力敏电阻条之间的电绝缘层,利用铜金属在高温条件下也能够表现出压阻特性,制作力敏电阻条。通过直流磁控溅射制作力敏电阻条,并引线,封装,进行测试,最后反应出随压力的变化电阻的变化关系。     

炭黑/硅橡胶导电敏感复合材料可重复性试验研究

利用溶剂法工艺制备了炭黑/硅橡胶导电复合材料,对其进行了拉伸及压缩敏感试验,研究其可重复性。拉伸试验结果表明,各配方试样电阻-拉伸应变曲线均具有较好的可重复性(最大应变达到24%左右);C4与C6试样的可重复性略差于C8~C18试样,这主要是由于炭黑含量小于6%时,复合材料内部导电网络不太稳定造成的。压缩试验结果表明,复合材料的压阻敏感性也具有一定的可重复性(最大压力达到15 MPa左右)。总体看来,炭黑/硅橡胶复合材料的拉伸及压缩敏感性在较大拉伸应变及压应力范围内都具有较好的可重复性及线性度,满足开发传感器的基本性能要求。     

基于冰和水导电特性的新型冰层厚度传感器

包含有离子的水溶液在外施电场作用下是导电的。随着温度的变化,水和冰的导电率也发生变化。基于水和冰的这一导电特性,提出了一种新的冰层厚度传感器结构及其检测方法。这一新型冰层厚度传感器及其检测方法对于在恶劣的检测环境下进行水文检测具有积极的作用。     

低温铜电阻温度计电阻—温度特性

介绍一种供高温超导材料性能测试使用的小型金属壳铜电阻温度计及其制作方法,给出了53～300K温度范围内的电阻-温度关系参考表与标定方法。     

基于导电橡胶的柔性压力/温度复合感知系统

以石墨烯/炭黑/硅橡胶复合材料作为压力和温度敏感材料,聚酰亚胺作为柔性基底,设计了一种应用于智能机器人皮肤可大面积成型的柔性压力/温度复合感知系统。同时,采用微处理器Mega128和LabVIEW分别搭建了柔性压力/温度复合感知系统的信号采集电路与人机交互界面,对压力与温度数据进行分析、处理和显示。结果表明：采用石墨烯/炭黑/硅橡胶复合材料同时作为压力和温度敏感材料,既能简化敏感单元的制作工艺,又有助于传感器阵列的大面积成型。利用该压力/温度复合感知系统可以同时测量压力和温度,进一步提升机器人皮肤的智能度。     

新型厚膜陶瓷电容式压力传感器感压元件研究

采用厚膜传感技术研制新型陶瓷电容式压力传感器,重点开展厚膜陶瓷电容感压元件的制备工艺和混合集成化研究。详细阐述了双电容感压元件的工作原理、结构设计、工艺制备方法及性能测试。试验结果表明:研制的感压元件性能良好,非线性误差低于1.0%,迟滞误差小于0.5%,测试电容和参考电容温度系数近乎一致。     

光学压力敏感涂料的研制

光学压敏涂料测压技术是风洞试验中表面压力测量的新手段。介绍了光学压敏涂料测压技术原理,光学压敏涂料的研制和其在风洞试验中的应用。试验表明:所研制的光学压力敏感涂料与传统压力传感器具有相同性能。传统方法测量压力,需要在模型表面开通一些压力测量孔,是间断的点压力测量。光学压力敏感涂料测量压力的突出优点是可测量连续的大面积的表面压力分布,并且不需要昂贵的专用测压模型。     

HTPB/MWNTs-COOH复合导电材料气敏响应性能研究

本文是基于端羟基聚丁二烯（HTPB）和羧基功能化多壁碳纳米管（MWNTs-COOH）之间的氢键耦合作用来开发一种新颖的聚氨酯(PU)气敏传感器。实验结果表明,制备的聚氨酯样品中存在着由软、硬段微区形成的微相分离结构,碳纳米管与聚氨酯之间的氢键相互作用赋予了材料对一些非极性有机溶剂饱和蒸气,如苯,环己烷,无水乙醚,四氯化碳等强的气敏响应行为。这种新型导电复合材料表现出良好的有气敏选择性和稳定性,为开发新颖的化学气敏传感器开辟了新途径。     

导电橡胶触觉传感器阵列的标定实验研究

导电橡胶传感器是智能机器人服装的核心机件;标定出导电橡胶传感器的压阻特性是实现智能机器人触觉传感服装的核心内容之一;实验中,将导电橡胶安装在柔性阵列电极板里制作成触觉传感器阵列服装。对该传感器提出多种测量方法,确立其标定模型;给出数据建模的一般步骤。指出导电橡胶传感器设计的改进方向与部分方法。     

一种压力传感器的零点补偿电路

从压力传感器温度补偿问题出发,通过三种电阻桥零点输出补偿方法的温度误差对比,提出一种恒压供电的新型电阻桥零点输出补偿方法,主要特点是调节压力传感器(零点输出10mV以上)零点输出为零时,不会影响压力传感器的温度漂移,且较传统的电阻桥零点补偿方法,压力传感器的温度误差小的优点.     

多点传感阵列的体压分布测量系统设计

坐姿不良与许多疾病密切相关,而坐姿体压分布不平衡和一些腰椎疾病的发生有着相当大的联系。应用新型导电橡胶为传感材料,利用其力—电阻特性,研制64点阵式压电传感器型坐姿体压分布测量系统。应用本系统对1例正常人,3例患腰椎疾病者进行体压分布测量。实验结果表明:患腰椎疾病者的体压分布不平衡。证明系统的设计方案合理可行,能实现人体与座椅之间压力分布的动态、实时测量。     

Abaqus在压敏胶带分析中的应用

压敏胶带广泛应用于电子设备中,在长时间受力作用下容易产生失效现象,影响用户体验甚至产品功能,因此应用有限元分析工具在设计前期进行校核.仿真与试验的结合证明采用合理参数仿真可以很好地预测胶带的失效.     

基于LMS Test.Lab的导电橡胶动态特性研究

搭建了基于LMS Test.Lab的分析试验系统,进行力锤系统与激振系统的配置,对导电橡胶进行了试验,并对测试数据进行分析.其结果对于进一步改进导电橡胶压力传感器提供了理论依据.研究表明:导电橡胶作为柔性压力传感器基材具有较好的阶跃响应特性与频率响应特性,其固有频率随着导电橡胶厚度的增大而增大.