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【中科院：研發(fā)具有高刺激分辨能力和分辨率的柔性應(yīng)變-溫度雙模態(tài)傳感器】 人體活動所產(chǎn)生包括應(yīng)變和溫度等大量的生理信號是醫(yī)療健康、運動監(jiān)測的重要數(shù)據(jù)來源，利用柔性可穿戴設(shè)備實現(xiàn)應(yīng)變和溫度的感知意義重大。柔性傳感器是柔性可穿戴設(shè)備的核心部件，其發(fā)展趨勢是集成化和多功能化。發(fā)展柔性應(yīng)變-溫度雙模態(tài)傳感器，實現(xiàn)應(yīng)變和溫度等信號的監(jiān)測以及區(qū)分，并同時兼具高的分辨率仍是一個難點。
該研究中雙模態(tài)傳感器的應(yīng)變-磁轉(zhuǎn)換單元中具有磁彈效應(yīng)的磁彈性體提供隨應(yīng)變而變化的磁場，通過內(nèi)置的Co基磁性非晶絲，能夠靈敏感知微小變化的磁場，從而輸出變化的阻抗，實現(xiàn)應(yīng)變的感知。此外，該工作巧妙地設(shè)計了具有雙功能的Cu-CuNi熱電偶線圈，不僅可以實現(xiàn)阻抗的輸出，而且本身具有的塞貝克效應(yīng)可以實現(xiàn)對溫度的感知。進一步地，通過調(diào)控應(yīng)變-磁轉(zhuǎn)換單元的不同區(qū)域的相對模量，即磁彈性管和非磁性彈性管的相對模量，可以控制磁場變化快慢，從而能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)變靈敏度的可調(diào)。該傳感器可實現(xiàn)0.05%的應(yīng)變和0.1 ℃的低探測極限，5.29和54.9 μV/℃的較高應(yīng)變和溫度感知靈敏度。此外，該研究也從模擬和實驗上對該雙模傳感器的應(yīng)變-溫度信號輸出的耦合和相互干擾進行了驗證。分別測試了雙模傳感器在不同應(yīng)變下的溫度輸出信號和不同溫度下的應(yīng)變輸出信號，發(fā)現(xiàn)該傳感器具有的管狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠有效避免應(yīng)變對溫度的干擾，且磁性非晶絲和磁粉的磁性能在低于居里溫度下具有的良好的溫度穩(wěn)定性可以確保溫度對應(yīng)變感知幾乎沒有影響。
來源：傳感器專家網(wǎng)
