基于导电高分子复合材料的压力位移敏感元件研究

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复合材料传感器是一种具有广阔应用前景的新型传感器,目前复合材料传感器的大部分电极依然是导电金属,这就导致复合材料传感器仍然具有一定的刚性。本课题首次研究以复合材料作为柔性压力位移敏感元件的电极,研究复合材料质量比、外加激励频率、复合材料的面积对柔性压力位移敏感元件电学特性的影响。本课题的主要研究内容包括:(1)制备复合材料柔性压力位移敏感元件,复合材料的面积为2cm×2cm、3cm×3c m和5cm×5cm,厚度为3mm,每个面积下其复合材料质量比为0.01~0.17。(2)分析复合材料质量比、外加激励频率、复合材料面积对柔性压力位移敏感元件位移特性的影响,推导“归一化阻抗-位移”、“归一化电容-位移”和“归一化阻抗灵敏度”的拟合公式。上下两个极板的复合材料质量比相同时,其归一化阻抗灵敏度最大,复合材料面积越大,复合材料质量比越大,其归一化阻抗灵敏度才能达到最大值。(3)分析复合材料质量比、外加激励频率、复合材料面积对柔性压力位移敏感元件压力特性的影响。上下两个极板质量比相同时,外加激励频率为100kHz时,噪声较小。(4)建立复合材料等效的电路模型,STM32F103ZET6为核心处理器,以灵敏度最高的复合材料做传感器位移探头,通过模数模块采集前端电路的电压信号,并将电压信号通过通信模块传到上位机上进行显示和处理,最终将探头移动的距离在上位机上显示。
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