柔性電容壓力傳感器因具有靈敏度高、動態(tài)范圍大和響應(yīng)速度快等優(yōu)點在人工智能和醫(yī)療監(jiān)控等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。通過對電介質(zhì)層微結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以有效提高電容壓力傳感器的性能。COMSOL Multiphysics被研究者用于研究傳感器的電容變化,但該軟件難以有效模擬傳感器應(yīng)用中的非線性接觸和大變形過程,因而模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)偏差大。本文提出先使用ABAQUS模擬變形過程,再使用COMSOL Multiphysics模擬電容變化,結(jié)合ABAQUS和COMSOL Multiphysics兩個軟件優(yōu)點,大幅提高數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。同時針對金字塔形、圓柱形和圓錐形三種常用的微結(jié)構(gòu),研究其幾何形狀參數(shù)和材料屬性參數(shù)對傳感器性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果為傳感器電介質(zhì)層微結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供理論依據(jù)。對于電介質(zhì)層為金字塔形微結(jié)構(gòu)電容傳感器,改變金字塔形微結(jié)構(gòu)的材料彈性模量、底邊長、高度、斜面傾角和整體尺寸等參數(shù),來探索各個參數(shù)對傳感器不同壓力量程（2kPa,5 kPa,20 kPa）下的線性度和靈敏度的影響規(guī)律。結(jié)果表明,傳感器的靈敏度對金字塔形微結(jié)構(gòu)的彈性模量、角度和整體尺寸敏感,線性度對角度和彈性模量敏感。減小金字... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 柔性壓力傳感器
    1.3 基于微結(jié)構(gòu)的柔性壓力傳感器
    1.4 本文研究內(nèi)容
2 電容壓力傳感器的有限元模型
    2.1 具有兩種電介質(zhì)的電容器的電容理論公式
    2.2 傳感器的模型建立
        2.2.1 傳感器變形響應(yīng)模擬
        2.2.2 傳感器的電容響應(yīng)模擬
        2.2.3 靈敏度和線性度的定義
    2.3 本章小結(jié)
3 金字塔形微結(jié)構(gòu)的材料屬性和形狀參數(shù)對傳感器性能的影響
    3.1 微結(jié)構(gòu)材料的彈性模量的影響
    3.2 金字塔的底邊長的影響
    3.3 金字塔的斜面傾角的影響
    3.4 金字塔的高度的影響
    3.5 金字塔的整體尺寸的影響
    3.6 微結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響綜合討論
    3.7 本章小結(jié)
4 圓柱形微結(jié)構(gòu)的材料屬性和形狀參數(shù)對傳感器性能的影響
    4.1 微結(jié)構(gòu)的彈性模量的影響
    4.2 圓柱的半徑的影響
    4.3 圓柱的高度的影響
    4.4 圓柱的輪廓的影響
    4.5 微結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響綜合討論
    4.6 本章小結(jié)
5 圓錐形微結(jié)構(gòu)的形狀對傳感器性能的影響
    5.1 微結(jié)構(gòu)內(nèi)部空心圓錐的尺寸
    5.2 微結(jié)構(gòu)內(nèi)部空心圓錐的形狀
    5.3 圓錐形微結(jié)構(gòu)的外輪廓
    5.4 基于三種形狀微結(jié)構(gòu)的傳感器的性能對比
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]壓力傳感器的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 郭冰,王沖.  中國儀器儀表. 2009(05)
[2]人體脈搏波信號檢測系統(tǒng)[J]. 程詠梅,夏雅琴,尚嵐.  北京生物醫(yī)學(xué)工程. 2006(05)
[3]中醫(yī)脈象傳感器的研究進展[J]. 燕海霞,王憶勤,李福鳳.  上海中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報. 2005(01)

博士論文
[1]基于新型微納結(jié)構(gòu)的柔性壓力傳感器基礎(chǔ)研究[D]. 束逸.清華大學(xué) 2015
[2]用于電子皮膚的新型壓力傳感器的研究[D]. 呂曉洲.東華大學(xué) 2012

碩士論文
[1]基于微結(jié)構(gòu)的印刷柔性壓力傳感器研究[D]. 翟慶彬.北京印刷學(xué)院 2015
[2]穿戴式壓力傳感器對脈搏信號的實時測量[D]. 甘以明.東華大學(xué) 2008



本文編號：3490743