【摘 要】
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柔性热释电传感器及压电传感器具有良好的可弯曲性、可延展性以及制作成本低和柔性可穿戴等优点,成为了新型探测器领域的研究热点。由于柔性传感器采用的有机聚合物材料的热释电系数和压电系数低,且材质柔韧,容易受到外界振动的影响,因此通过合理的结构设计来减弱外界干扰或提升响应率,同时设计简单可靠的的高增益信号调理电路有着重要意义。本论文提出了一种低压电干扰热释电敏感元结构以及一种通过弯折来增大压电响应的高灵敏
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柔性热释电传感器及压电传感器具有良好的可弯曲性、可延展性以及制作成本低和柔性可穿戴等优点，成为了新型探测器领域的研究热点。由于柔性传感器采用的有机聚合物材料的热释电系数和压电系数低，且材质柔韧，容易受到外界振动的影响，因此通过合理的结构设计来减弱外界干扰或提升响应率，同时设计简单可靠的的高增益信号调理电路有着重要意义。本论文提出了一种低压电干扰热释电敏感元结构以及一种通过弯折来增大压电响应的高灵敏度型压电敏感元结构，并在实验室的旧型号信号调理电路的基础上设计了操作简单，性能可靠的信号调理电路。本论文具体研究内容为： 1.设计了低压电干扰热释电敏感元和高灵敏度压电敏感元两种结构，使用COMSOL仿真软件对所设计的低压电干扰热释电敏感元结构和高灵敏度压电敏感元结构进行了仿真分析和参数优化。仿真结果表明，低压电干扰热释电敏感元结构可以很好地抑制热释电信号中的压电信号成分，高灵敏度压电敏感元结构可以将普通结构的响应电压增大最高五个数量级；最后根据仿真结果，制作了低压电干扰热释电敏感元的原型器件，测试结果显示低压电干扰热释电敏感元的原型器件响应信号中的压电成分减小了90%。 2.针对实验室前期设计的信号调理电路在实际使用中存在的输出动态范围过小，直流工作点不稳定，输出噪声较大以及实际输出远小于理论值等问题做了改进，基于OPA128极低偏置电流型运放芯片设计了改进型的信号调理电路。实测结果表明，电路工作的动态输出范围±18V，信噪比＞21dB，不再存在直流工作点不稳定等问题。商用PVDF的热释电信号进行测试表明改电路可以成功检测出10pA量级的微弱热电流信号；而商用PVDF的压电信号测试表明，样品的频率响应特性与产品说明一致，证实了所设计电路的可靠性。
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