液态金属泡沫柔性压力传感器设计及试验

作     者：张东光 王鑫鑫 杨嘉怡 王志民 吴亚丽 熊晓燕 ZHANG Dongguang;WANG Xinxin;YANG Jiayi;WANG Zhimin;WU Yali;XIONG Xiaoyan

作者机构：太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 西安科技大学计算机科学与技术学院西安710054 

出 版 物：《振动．测试与诊断》 (Journal of Vibration,Measurement & Diagnosis)

年 卷 期：2023年第43卷第1期

页      面：119-125,201,202页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51775364,51805356,62101432) 山西省科技重大专项资助项目(20181102009) 山西省省筹资金资助回国留学人员科研项目(2020-036)。 

主　　题：液态金属 泡沫 传感器 弛张筛 挠度 

摘      要：采用低弹性模量且具有高介电常数的材料作为电容式压力传感器的介电层,是一种提高传感器灵敏度与初始电容信号的理想方法,然而这2个材料特性往往相互冲突。针对这一问题,提出了一种液态金属弹性体泡沫,其具有较低的弹性模量(10.2 kPa)、较强的可压缩性(70%应变)与高介电常数(5.5~20.9)。以该泡沫作为介电层,并设计带有屏蔽层的柔性电极,研制了一种高灵敏度、大初始电容信号的柔性电容式压力传感器。试验结果表明,该传感器灵敏度高达0.36 kPa-1,响应/恢复速度快(49 ms),迟滞低(8.7%),同时可检测低至4.9 Pa的微小压力,具有良好的稳定性与可靠性。此外,通过驰张筛筛板弯曲挠度变化测试验证了所研发传感器的有效性,与激光位移传感器的测量结果对比表明,该柔性压力传感器可准确检测弛张筛筛板弯曲挠度的变化。