IPMC微力傳感器系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、離子交換聚合體金屬合成物(Ion-exchange Polymer-Metal Composites簡稱IPMC)是一種電致形變智能材料，它具有質(zhì)輕、柔韌性好，可切割成任意大小和形狀，施加較低的電壓可產(chǎn)生較大的位移，反之，對IPMC機械激勵使其發(fā)生彎曲變形，它便能產(chǎn)生微弱感知電荷。因此，利用力感知特性，研究一種基于IPMC的微力傳感器在微力控制、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重大的意義。本文系統(tǒng)地介紹了根據(jù)傳感器原理設(shè)計一款微力傳感器的基本思路和方

2、法。
　　首先，介紹了智能材料IPMC的基本特性，利用化學(xué)鍍的方法，制備出IPMC，以及基于LabVIEW虛擬儀器測試IPMC感知電壓與含水量的關(guān)系，進(jìn)而推導(dǎo)彎曲變形與感知電壓的關(guān)系，利用MATLAB進(jìn)行擬合，得到IPMC變形與電壓模型;再根據(jù)懸臂梁理論，推導(dǎo)懸臂梁IPMC受力與變形的關(guān)系;從而根據(jù)感知電壓與變形的關(guān)系和變形與受力的關(guān)系，得到了IPMC微力傳感器的模型。
　　其次，針對傳感器電路中微弱電流信號的處理，設(shè)計了信

3、號調(diào)理電路。信號調(diào)理電路包含前置電荷放大電路、電壓放大電路和低通濾波電路，以及用于提高傳感器動態(tài)范圍的對數(shù)放大電路。
　　然后，基于MATLAB小波變換的DSP系統(tǒng)的實現(xiàn)，利用小波變換多分辨率的特點，進(jìn)行信號的濾波處理。應(yīng)用數(shù)字信號處理器TMS320F2812 DSP系統(tǒng)實現(xiàn)對傳感器電路電壓信號的A/D轉(zhuǎn)換、小波濾波和LCD1602液晶顯示。
　　最后，搭建IPMC微力傳感器的性能測試實驗平臺，通過實驗得到微力傳感器系統(tǒng)的實