用于智能機(jī)器人的超靈敏壓力傳感器
壓力傳感器可以將壓力刺激轉(zhuǎn)化為電信號(hào),在健康監(jiān)、智能機(jī)器人和人機(jī)交互方面具有各種有前景的應(yīng)用。硅基壓阻式壓力傳感器因其高耐用性、低能耗和批量制造能力而得到了很好的研究和廣泛的商業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用。盡管在開發(fā)高性能壓阻式壓力傳感器方面取得了重大進(jìn)展,但靈敏度和線性范圍之間的權(quán)衡仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),并影響了傳感精度。具體而言,壓阻式壓力傳感器的靈敏度直接由壓敏電阻中的應(yīng)力決定,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)使用特殊的梁或島結(jié)構(gòu)來放大變形,但它們也加劇了氣球效應(yīng)(即膜中軸向應(yīng)力的增加),這會(huì)顯著降低線性度。此外,大變形會(huì)引起晶界摩擦、位錯(cuò)和缺陷的傳播,從而在非彈性勢中耗散大量能量,導(dǎo)致線性度降低。
傳感器中的液位傳感器是用來檢測液體液位的,錦鋒科技的LLM19SC24P工業(yè)不銹鋼光學(xué)液位傳感器可以應(yīng)用于工業(yè)中需要檢測液位的場景中,其帶自檢功能的傳感器,傳感器在正常工作的情況下自檢輸出信號(hào)線輸出ON,傳感器在內(nèi)部損壞或者使用過程中出現(xiàn)電路老化等的時(shí)候,自檢信號(hào)線輸出OFF。
在自然界中,生物體已經(jīng)進(jìn)化出卓越的感知能力,具有非凡的感知能力來適應(yīng)復(fù)雜和惡劣的生活環(huán)境,這為人工傳感系統(tǒng)的發(fā)展提供了靈感。蝎子的視力逐漸衰退,已經(jīng)進(jìn)化出一種高精度的機(jī)械感測系統(tǒng),該系統(tǒng)由毛足蟲感器組成,用于感知?dú)饬鞯淖兓⒂瑟M縫感器檢測地面的振動(dòng)。蝎子毛狀體感器的特征是長而細(xì)的毛干。毛孢菌感器的根表現(xiàn)出由于局部增生而形成的爪狀結(jié)構(gòu),爪尖直接接觸神經(jīng)末梢突觸末端的受體。與傳統(tǒng)的毛發(fā)狀機(jī)械感受器相比,爪狀根部結(jié)構(gòu)有效地抑制了感覺膜的偏轉(zhuǎn)位移,從而使蝎子能夠以高度線性的方式感知壓力信號(hào)。另一方面,狹縫感器由12個(gè)在外骨骼平面向外輻射的狹縫以及位于狹縫尖端下方的機(jī)械感覺神經(jīng)元組成。當(dāng)振動(dòng)信號(hào)刺激狹縫感受器時(shí),狹縫有效地促進(jìn)了分散的機(jī)械能的會(huì)聚,類似于蝎子如何構(gòu)建應(yīng)力陷阱(ST)來捕獲應(yīng)力。相應(yīng)的神經(jīng)元將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為膜電位。此外,壓力集中區(qū)和神經(jīng)元感受野之間的高度重疊,即所謂的“空間原理”,也顯著增強(qiáng)了蝎子感知周圍環(huán)境振動(dòng)的敏感性。因此,蝎子的爪狀結(jié)構(gòu)和狹縫結(jié)構(gòu)使其能夠?qū)崿F(xiàn)卓越的感知精度,有助于其熟練地捕捉獵物和躲避捕食者。一般來說,傳感器受到外部刺激的刺激,這些刺激會(huì)激發(fā)敏感元件產(chǎn)生電信號(hào)。然而,激活敏感元件所需的能量通常不足,敏感元件中的內(nèi)摩擦降低了彈性勢能,導(dǎo)致靈敏度和線性度降低。
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