柔性电子传感器的三大关键部分介绍

随着技术的发展,人们对信息时代的应用需求不断提高,被测量信息的范围、 精度和稳定情况等也提出了更高的要求,同时对被测信息各性能参数的期望值和理想化要求也在不断提高。针对特殊环境与特殊信号下的测量需求,普通传感器已经不能满足实际需求。随着柔性基质材料的发展,满足于科研人员传感器具有透明、柔韧 、延展 、可自由弯曲甚至折叠 、便于携带、可穿戴等特点柔性传感器应运而生

目前柔性可穿戴电子传感器柔性传感器领域最热门的技术,柔性可穿戴电子传感器监测身体健康状况的关键技术在于能够有效地将外部刺激转化为电信号。柔性可穿戴电子传感器的信号转换机制主要分为压阻、电容和压电(如图1所示三大部分。

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压阻

压阻传感器可以将外力转换成电阻的变化(与施加压力的平方根成正比),进而可以方便地用电学测试系统间接探测外力变化。而导电物质间导电路径的变化是获得压阻传感信号的常见机理。由于其简单的设备和信号读出机制,这类传感器得到广泛应用。

电容

容是衡量平行板间容纳电荷能力的物理量。传统的电容传感器通过改变正对面积s和平行板间距d来探测不同的力,例如压力,剪切力等。电容式传感器的主要优势在于其对力的敏感性强,可以实现低能耗检测微小的静态力。

压电

压电材料是指在机械压力下可以产生电荷的特殊材料。这种压电特性是由存在的电偶极矩导致的。 电偶极矩的获得是靠取向的非中心对称晶体结构变形,或者孔中持续存在电荷的多孔驻极体。压电系数是衡量压电材料能量转换效率的物理量,压电系数越高,能量转换的效率就越高。高灵敏,快速响应和高压电系数的压电材料被广泛应用于将压力转换为电信号的传感器。

随着数据时代及5G时代的到来,柔性可穿戴传感器的应用必将更加广泛另外、柔性可穿戴传感器体温和脉搏检测、表情识别和运动监测等功能在实际中也有着诸多现实应用


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