壓阻柔性壓力傳感器本身作為一種“介質”,通過將施加的壓力轉換為電阻信號來響應外部刺激。為了設計出綜合性能優良、實用性強的壓阻式柔性壓力傳感器,需要一些性能參數來定量評價器件的綜合性能。這些性能參數包括靈敏度、傳感范圍、響應時間、弛豫時間、遲滯和穩定性。
靈敏度(S)是指電阻與施加壓力的相對變化曲線的斜率。它是描述壓力傳感器將壓力信號轉化為電阻信號能力的一個關鍵性能參數。柔性壓阻式壓力傳感器的靈敏度公式為
S =(?R / R0) /?P
其中,?R為阻力變化量,R0為不施加壓力時的初始阻力值,?P為施加壓力。因此,為提高靈敏度,在?P固定時,加大?R/R0的比值。高靈敏度的壓力傳感器通常具有較高的信噪比和較低的檢測限,使傳感器能夠檢測到微小的壓力變化。
傳感范圍是指壓力傳感器工作在一個壓力范圍內,在這個范圍內的壓力信號可以正確轉換成電阻信號。壓阻式壓力傳感器的實際應用領域不同,其傳感范圍相差很大。例如,壓阻式壓力傳感器可以在小的傳感范圍內監測心率、脈搏等與人體健康相關的醫療領域。然而,當應用于仿生電子皮膚領域時,往往需要大于10kpa的傳感范圍。應用性強、應用范圍廣的壓力傳感器需要獲得大的傳感范圍和高的靈敏度值。大多數高靈敏度傳感器的傳感范圍往往很小,因此在靈敏度和傳感范圍之間取得平衡仍然是一個很大的挑戰。
響應時間是指柔性壓阻式壓力傳感器的電阻信號達到穩定輸出值的90%所需的時間。
弛豫時間是指柔性壓阻式壓力傳感器的電阻信號在去除施加的壓力后從穩定輸出值變為初始值所需的時間。這兩個參數都是評價傳感器實時動態壓力傳感性能的重要參數。一方面,它與活性材料的粘彈性和材料與電極的接觸有關;另一方面,它與設備讀取傳感器電阻值的分辨率有很大關系。
滯回是指柔性壓阻式壓力傳感器在去除負載壓力后不能恢復其電特性的現象,是測量加載卸載壓力循環下壓力曲線上輸出信號的差值的一個參數。
穩定性是指柔性壓阻式壓力傳感器在多循環使用條件下的傳感能力。它是評價該裝置能否長期或多期應用于仿生電子皮膚、健康監測等領域的重要參數。一般來說,為了測試傳感器的穩定性,需要對裝置進行連續的加卸載試驗循環。加載卸載試驗循環次數越多,壓力傳感器的穩定性越好。
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