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压电薄膜传感器具有独特的特性,适合作为动态应变传感器,用于监测人体皮肤表面或植入人体内的生命体征。一些膜元件足够敏感以检测穿过衣服的人脉。OFweek Mall将侧重于几种压电薄膜传感器在生命体征监测中的典型应用。
当拉伸或弯曲一片压电聚偏二氟乙烯PVDF聚合物膜(压电膜)时,在压电薄膜传感器膜的上下电极表面之间会产生电信号(电荷或电压),并且该变形与拉伸或弯曲。按比例。典型的压电材料对压力敏感,但对于压电薄膜,当沿纵向施加小的力时,横向产生大量的应力,并且如果大面积的薄膜施加相同的压力力量,压力会小得多。因此,压电薄膜传感器对动态应力非常敏感,28μm厚的PVDF的灵敏度通常为10-15 mV /微应变(百万分之一的长度变化)。
使用术语“动态应力”是因为变形产生的电荷从与薄膜连接的电路中消失,所以压电薄膜传感器不能检测静态应力。当需要检测不同程度的预应力时,这将成为压电薄膜传感器的优势。该胶片只感应应力变化量,最小响应频率为0.1 Hz。
压电薄膜传感器,重量轻,非常灵活,可以被动地工作。因此,它们可以广泛用于医疗传感器,特别是在需要检测细微信号时。显然,材料的特性在有限的电源供应中特别突出(在某些结构中,即使产生少量能量)。而压电薄膜非常耐用,可以承受数百万次的弯曲和振动。
通过使用压电薄膜传感器的动态应变仪特性,压电薄膜可以很容易地直接固定在人体皮肤上,例如手腕内部。但是,这种粘合剂尚未经过生物兼容性认证。在短期测试中,可以将3M9842(聚氨酯胶带)固定在皮肤上,然后将压电薄膜传感器连接到3M胶带上。
压电薄膜传感器可以检测非常小的物理信号,并且也可以体验到显着的活动,因为PVDF薄膜的压电响应在大动态范围(约14个数量级)内呈线性。在大多数情况下,只要能够清楚地区分目标信号和噪声的带宽,就可以通过滤波器收集小目标信号。类似的压电薄膜传感器已被用于睡眠障碍的研究,以检测胸部,腿部,眼部肌肉和皮肤的运动。此外,通过检测肌肉(例如拇指和食指之间的肌肉)对电击的反应,压电薄膜传感器可以用作麻醉效果(神经肌肉传导)的指标。
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