【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】應變監(jiān)測是傳感系統(tǒng)中一個非常重要的分支，但常存在低靈敏度和高滯后性問題，無法檢測微小的應變；而基于裂紋的高靈敏度傳感器雖然可以滿足一些監(jiān)測要求，但其集成度差，只對裂紋垂直方向應變靈敏，難以檢測大面積、全方位的復雜應變。
近期，北京納米能源與系統(tǒng)研究所的科研團隊基于傳感器技術、通信技術和計算機技術的協(xié)同效應，設計了一種平面復雜應變監(jiān)測的柔性智能傳感系統(tǒng)，可以直接監(jiān)測被測物體的應變分布。研究成果發(fā)表在《Advanced Materials Technologies》期刊，論文的標題為“Flexible Intelligent Sensing System for Plane Complex Strain Monitoring”。
該研究設計的系統(tǒng)由多個可根據(jù)實際需要定制的傳感模塊組成，每個模塊包括一個新型的柔性四通道應變傳感陣列和一個相對應的柔性信號處理電路板，可以從不同方向緊密貼附在物體表面，獲取微小應變信號。
其中，柔性傳感陣列是以聚二甲基硅氧烷(PDMS)為柔性基底和Ni-Au金屬薄膜為傳感層，具有雙層結(jié)構(gòu)，可同時精確監(jiān)測橫向和縱向的所有應變，滿足了對微小應變?nèi)较驕y量的要求。通過在金屬薄膜上人工制造生物激勵的平行貫穿通道裂紋，實現(xiàn)了小傳感范圍內(nèi)的高靈敏度(對于1.4%應變，應變因子值高達4500)、快速響應時間(25 ms)和應變傳感器的近2000個循環(huán)的優(yōu)異機械穩(wěn)定性。
同時，結(jié)合基于聚酰亞胺(PI)的超薄柔性信號處理電路，該系統(tǒng)表現(xiàn)出更高的靈活性、靈敏度以及對復雜環(huán)境更好的適應性，可以在計算機上實時顯示被測物各部分應變分布的二維圖譜。
該研究設計的智能應變傳感系統(tǒng)集信息采集、信息處理、實時顯示和繪圖于一體，可用于變形監(jiān)測、損傷監(jiān)測、運動跟蹤和其他應變傳感領域，具有很強的靈活性、可擴展性，在個性化結(jié)構(gòu)監(jiān)測領域具有較高的參考價值。
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