压电薄膜传感器的设计要考虑什么因素 - 黄豆酱3的日常工控博客工控论坛

张女士

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发表人：凤凰火

发表时间：2018/9/28 12:00:00

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本栏论题：

压电薄膜传感器的设计要考虑什么因素 [4153]

    PVDF压电薄膜是一种新型的高分子压电材料，广泛应用于医疗压电薄膜传感器。它具有压电和薄膜软机械特性，用于制造压力传感器，设计紧凑、易于使用、高灵敏度、频率带宽、安全舒适地接触人体，靠近体壁，声阻抗和人体身体组织声阻抗非常接近一系列特征，可用于检测人体信号，如脉搏心音。脉搏心音信号携带人体重要的生理参数信息。通过有效处理信号，可以准确地获得波形、心率，为医生提供可靠的诊断依据。
    压电薄膜传感器的设计主要考虑传感器的灵敏度和信噪比。根据测量信号的频率和响应幅度，我们设计了压电薄膜传感器的结构。当采集人体心音信号时，心音具有较宽的频率响应范围，而物理使用硬质基板和中空设计，输出的信号值也很弱。
    这可以在接收心音信号时增加压电薄膜传感器中的膜的形状，从而提高信号强度。这种结构设计的缺点是结构不牢固并且需要长时间使用来校正。 PVDF压电薄膜的压电常数一般为D33 = 15×10-12C / N，g值较高，但内阻较高，一般高达1012Ω。
    制造的压电薄膜传感器的输出阻抗很大，这对后者不利。信号采集和放大。为了防止信号衰减，我们使用高输出阻抗FET作为阻抗转换器，这是测量系统的预电路。我们利用结FET的高输入阻抗特性，根据其静态工作点设计阻抗转换器。由压电薄膜传感器获得的人体信号通过阻抗转换器以获得可靠的低阻抗。输出信号。可以看出，在信号频率发生变化的情况下，压电薄膜传感器的输出阻抗基本保持不变。
    加速度计可用于米来测量加速度（随时间变化的速率）和倾斜度的测量（物体纵轴与垂直于地球表面的平面之间的倾斜度）。倾斜测量可以被视为“直流”或稳态测量。理论上，加速度可以是稳态，但在实际应用中，加速度通常是一种短期暂时现象。在非倾斜应用（短时加速）中，压电检测器或压电膜传感器可用作传感器。任何类型的压电薄膜传感器都具有与电容器串联的AC电压源等效电路（以及产生二阶效应的其他无功元件，这里未对其进行分析）。典型值是几百皮法到几纳法。电压源的电容耦合是器件不提供稳态倾斜测量的原因。
    上述等效电容加上输入或后续放大或缓冲电路的分流电阻构成单极高通滤波器（HPF）。在最好的情况下，分流电阻越大，高通滤波器中极点的时间常数越长。这意味着在时间常数效应削弱测量之前可以测量加速度更长的时间。从实际角度考虑（考虑到器件的可用性），可以选择1GΩ的电阻。由于该电阻值较大，所使用的放大器必须具有非常低的偏置或漏电流，最好高达1 pA。
    压电薄膜传感器包含范围：
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