基于摩擦發(fā)電的人體生理信號探測器件和聲電轉(zhuǎn)換器件的研究.pdf

1、分類號：密級：UDC：學(xué)號：405510813079南昌大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文基于摩擦基于摩擦發(fā)電的發(fā)電的人體人體生理生理信號信號探測器件器件和聲電轉(zhuǎn)換和聲電轉(zhuǎn)換器件的器件的研究研究Humanphysiologicalsignalssenssacoustoelectricconversiondevicesbasedontriboelectric蔡峰培養(yǎng)單位（院、系）：理學(xué)院物理系指導(dǎo)教師姓名、職稱：徐旭明教授、王立教授申請學(xué)位的學(xué)科門類

2、：工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱：光學(xué)工程論文答辯日期：2016年5月答辯委員會主席：評閱人：年月日摘要Ⅳ摘要柔軟的傳感器件因其在智能機(jī)器人、醫(yī)學(xué)監(jiān)控、生理健康監(jiān)測以及工程測量等領(lǐng)域內(nèi)顯示出重要作用而越發(fā)吸引學(xué)者們的注意。本文基于納米摩擦發(fā)電機(jī)，通過選用超薄的聚四氟乙烯（PTFE）薄膜和聚對苯二甲酸乙二酯（PET）薄膜作為摩擦材料，并對PET進(jìn)行化學(xué)腐蝕在其表面獲取凹坑形的微觀結(jié)構(gòu)等優(yōu)化處理，制作出具有體積小、成本低、靈敏度高的柔軟的納米摩擦發(fā)電

3、傳感器件(Tsens)。由于這些優(yōu)化和改進(jìn)，這種傳感器件在27mJ能量的作用下能夠產(chǎn)生270mV的電壓；作為電源時(shí)能產(chǎn)生高達(dá)110V的開路電壓和2.25A的短路電流。對于微弱的信號，Tsens表現(xiàn)出了優(yōu)異的探測能力，成功實(shí)現(xiàn)對人體肌肉運(yùn)動(dòng)，包括手掌張開收縮張開運(yùn)動(dòng)、嘴巴張開咬合張開運(yùn)動(dòng)、眨眼和胸部呼吸起伏的測量，也能連續(xù)、穩(wěn)定地測量脈搏波、心尖搏動(dòng)波信號。這種傳感器件在人體肌肉運(yùn)動(dòng)和生理信號探測上具有很大的潛力。研究中還通過額外增加共振

4、腔，使得傳感器能夠?qū)⒙曇粜盘栟D(zhuǎn)換成電信號，即實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換。實(shí)驗(yàn)中，在100dB聲音驅(qū)動(dòng)下這種聲音發(fā)電裝置經(jīng)過橋式整流電路后在250s內(nèi)將100F的電容充滿電，并使電容電壓穩(wěn)定在約3.2V。該器件能將聲音的頻率、幅度等信息以波形的形式顯示在示波器上，研究中發(fā)現(xiàn)，改變共振腔的形狀，頻率響應(yīng)也隨之改變。此外，在適當(dāng)?shù)木嚯x范圍內(nèi)，通過該器件能夠?qū)崿F(xiàn)聲音定位，且相對誤差僅為3％。因此，這種摩擦發(fā)電傳感器件有望應(yīng)用于復(fù)雜的聲音信號的采集分析和聲音定