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柔性薄膜压力传感器的基础概念及知识

时间:2021-05-31 点击次数:

柔性薄膜压力传感器是由综合机械性能优异的聚酯薄膜, 高导电材料和纳米级压力敏感材料组成,顶层是柔性薄膜和复合在上面的压敏层,底层是柔性薄膜和复合在上面的导电线路。两者通过双面胶贴合以及隔离感应区域。当感应区受压时,在底层彼此断开的线路会通过顶层的压敏层导通,端口的电阻输出值随着压力变化。无压力按压时,传感器的输出阻值大于 2M Ω,有压力按压时,电阻值迅速降低。

一个在特定测试条件下电阻随压力变化的曲线。很显然是非线性的。


需要注意的是,传感器安装后的结构和施压器(直接施加压力到传感器的部分)可以很明显的改变特性曲线。上图所示的数据表曲线可用于设计参考,实际使用时,需要在真实的使用结构环境下进行校准,以实现良好的精度。

精度说明

力与电阻的精度因传感器型号而异,假定设计的机械系统具备一致的驱动装置,传感器的精度通常为 10 %左右。在需要高绝对准确度的设计中,柔性薄膜压力传感器无法替代应变片或称重传感器。但是,在相对或过程绝对测力 的应用中,柔性薄膜压力传感器具有非常大的优势 。柔性薄膜压力传感器的应用电路中无需桥式电路或任何放大器,非常易于集成并且性价比高 。

例如,柔性薄膜压力传感器 在各种各样的人体触摸应用中表现突出,其中绝对力的 10 %差异几乎察觉不到。柔性薄膜压力传感器 的相对准确性非常好, 因此也适合于注重力的分布而对绝对力 重量并不特别在意的应用,比如压力分布测量。

区分力和压力

严格意义上,柔性薄膜压力传感器检测压力(力x 面积)而不是力。使用不同接触面积的物体施加同等力到传感器将导致完全不同的电阻响应。一致的机械致动对传感器的电阻输出一致性有着非常重要的影响。


施加压力器件

施加压力器件对于提高柔性薄膜压力传感器的重复性至关重要。施加压力器件是指结构系统中与传感器直接接触并施加压力到传感器的部分。有如下三种施加压力器件:

1. 圆盘式施压器

圆盘式施压 器 形状可覆盖传感区域的 80 %。圆盘式致动器 通常由橡胶或其他半柔性材料制成。如硅橡胶具有优异的 回弹 性 其他如聚氨酯橡胶或者泡沫硅胶也是不错的选择。这种方式适用于要求高灵敏度响应的应用。


2. 圆头式施压器

圆头式施压器 类似于圆盘式施压器头部是圆顶或圆角的。圆顶的施压器可以获取更好的传感器的线性度。


3. 覆盖式施压器

覆盖式施压器使用面积较大的垫,如泡沫,橡胶或其他柔性材料,覆盖整个传感器 。这种方式适用于响应压力较大,响应量程范围较大的应用 。


设计采集电路

柔性薄膜传感器(Rs)串联一个固定电阻(R0),测量固定电阻两端的输出电压。通过选择合适的固定电阻可以使压力和输出电压在一定压力范围内呈现一定程度的近似线性关系。

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