人工壺腹嵴加速度傳感器的設(shè)計(jì)、制備及傳感特性研究.pdf

1、人體半規(guī)管是人體內(nèi)耳前庭系統(tǒng)中的重要組成部分，由三個(gè)半圓形小管構(gòu)成，并且這三個(gè)半圓形小管相互垂直。人體半規(guī)管內(nèi)部和外部都充滿了淋巴液。當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于慣性，人體半規(guī)管內(nèi)部的淋巴液將會(huì)反方向流動(dòng)。人體壺腹嵴在人體半規(guī)管底端的壺腹中，并且在其內(nèi)部有毛細(xì)胞，毛細(xì)胞包裹在明膠狀的物體中組成了人體壺腹嵴頂。人體半規(guī)管內(nèi)部淋巴液的移動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致壺腹嵴頂活動(dòng)，激勵(lì)了毛細(xì)胞，如此人體半規(guī)管就能夠感應(yīng)空間中每個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。
　　本文針對(duì)人體半規(guī)管展

2、開初步探索，模仿人體半規(guī)管對(duì)運(yùn)動(dòng)的感知原理，制備了人工壺腹嵴加速度傳感器，其主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)本文在制備成功的含金屬芯PVDF壓電纖維表面涂鍍對(duì)稱電極，極化后制備出表面對(duì)稱電極含金屬芯PVDF壓電纖維，即SMPF(Symmetric electrodes metal core PVDFfiber)來(lái)模仿人體毛細(xì)胞，本文用硅橡膠代替人體壺腹嵴中的膠狀物質(zhì)。
　　(2)將硅橡膠和SMPF埋入自制模具中，制備出人工壺腹

3、嵴加速度傳感器，將其一端固定在激振器上，一端自由，建立懸臂梁結(jié)構(gòu)的人工壺腹嵴加速度傳感器在氣體中的振動(dòng)傳感模型，推導(dǎo)其產(chǎn)生的振動(dòng)傳感電荷與振幅、頻率之間的關(guān)系，以激光位移傳感器所采集的位移信號(hào)為參照。并搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，檢測(cè)了人工壺腹嵴加速度傳感器的振動(dòng)傳感性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，人工壺腹嵴加速度傳感器能夠感知振幅大小，并且具備較高的靈敏度。
　　(3)采用3D打印的方法打印出直線型人工半規(guī)管，并在直線型人工半規(guī)管中注滿液體，將人工壺腹

4、嵴加速度傳感器一端固定在直線型人工半規(guī)管內(nèi)壁，另一端懸浮在液體中，呈懸臂梁結(jié)構(gòu)，建立懸臂梁結(jié)構(gòu)的人工壺腹嵴加速度傳感器在液體中的振動(dòng)傳感模型。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)人工壺腹嵴加速度傳感器在液體中的振動(dòng)傳感性能進(jìn)行了測(cè)試研究。
　　(4)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究表明，人工壺腹嵴加速度傳感器具有良好的振動(dòng)傳感性能，且經(jīng)過(guò)掃頻實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到人工壺腹嵴加速度傳感器的固有頻率低于10Hz，在人體運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)，可以用于人體頭部的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，在未來(lái)也可以用于人體前庭系統(tǒng)