【摘要】：相較于傳統(tǒng)的壓電式和壓阻式傳感器件,基于摩擦納米發(fā)電機(Triboelectric nanogenerator,TENG)的傳感器因其自供能、結構簡單等優(yōu)點備受關注,但是針對其輸出信號采集電路方面的研究較少。本文通過自制電路成功檢測到了單個和多路TENG的輸出信號,隨后設計了基于TENG傳感陣列的腳部識別系統(tǒng),對人體行走過程中腳部的步態(tài)信息進行采集,實時顯示腳底各位置接觸地面的相對速度、先后順序以及腳部輪廓等,通過提取特征參數(shù)采用支持向量機分類算法還可以實現(xiàn)人物識別的功能。本文的主要內容有:(1)分析了接觸分離式TENG的工作原理,對課題中所使用的TENG進行了負載輸出電壓以及短路輸出電流測試,給出了完整的TENG開路狀態(tài)和短路狀態(tài)的數(shù)學模型推導過程,提出動量與器件輸出的關系并設計小球墜落實驗進行了驗證。(2)對TENG處理電路進行了研究,通過負反饋積分放大電路成功檢測到了單個TENG的輸出,使用模擬開關完成了對多路TENG信號的采集,設計TENG按鍵實驗驗證了自制電路系統(tǒng)的可行性與實用性。(3)將TENG輸出電極與PCB進行了結合,把輸出電極與后續(xù)信號處理電路制作在了一塊板子上,用STM32單片機內置的ADC單元對采集到的腳部信號進行采樣,通過串口單元將數(shù)據發(fā)送到PC上位機,PC端利用基于MFC的對話框窗口程序,將收到的數(shù)據與RGB進行配色后以圖像形式實時地動態(tài)地顯示腳部信息。(4)針對腳部識別系統(tǒng)圖像結果顯示不清晰的現(xiàn)象,從陣列密度和圖像處理兩方面給出了改進方案。首先通過縮小器件面積、增加陣列密度從根本上解決采樣點數(shù)量不足的問題,然后又用插值算法對結果進行處理,最終成像效果得以改善。
【圖文】：

摩擦納米發(fā)電機的工作原理

TENG結構
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM31;TP212

【參考文獻】

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本文編號：2665501