基于非晶丝SI效应的阵列压力传感器研究

摘要

大量研究证实，针对个人健康危险因素干预的个性化运动指导，为治疗和康复高血压，糖尿病，肥胖等职业疾病的最为有效方法之一。人体的能耗与运动量直接相关，根据人体运动能耗的数学模型，可以由人体运动量推导出人体能耗。经过大量试验研究表明，通过检测人体足底压力分布情况，进而解析人体的运动状态，可以间接监测人体能耗，进而指导健身。那么能够检测人体足底压力分布的传感器成为实现这一目标的基础。 本文对非晶丝SI(stress—impedance)效应进行了初步研究，并利用其开发设计阵列压力传感器，用于检测人体足底压力分布。 非晶丝是一种非晶软磁合金材料，具有SI效应。通过试验研究，基本掌握了一种非晶丝的SI效应，得到这种非晶丝的基本性能参数，并提供了一种有效研究非晶丝SI效应的试验方法。根据非晶丝特性以及课题需求，完成传感器结构设计，并进行力学仿真分析。研究摸索了一整套关于非晶丝阵列压力传感器的制作工艺，设计了非晶丝传感器的信号采集电路和信号处理电路。实现了A/D转换，数据采集及串口数据传输，16路(4*4)电路扫描功能，数据存储显示，用颜色表征传感器信号等功能。在课题研究过程中，还研究了一种PU材料的压缩弹性模量材料性能，提供了一种PU材料的试验方法，解决了非晶丝与柔性电路板焊接，阵列电压信号采集，传感器封装工艺等技术难题。通过试验测试，阵列压力传感器实现了检测压力分布的功能，为非晶丝SI效应，以及传感器的进一步研究奠定了坚实的基础。

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第一章绪论

1.1关于非晶丝的国内外研究现状

1.2阵列压力传感器课题背景及意义

1.3非晶丝传感器的应用前景

1.4课题主要研究内容及总体方案

第二章非晶丝SI效应的研究

2.1非晶丝简介

2.2非晶丝GMI效应测试试验

2.3非晶丝SI效应测试试验

2.4非晶丝SI参数

第三章传感器结构设计与力学仿真

3.1传感器结构原理

3.2传感器结构力学仿真

第四章传感器制作工艺研究

4.1封装材料的性能试验

4.2非晶丝焊接方案设计

4.3传感器制作工艺研究

第五章传感器信号电路设计

5.1传感器信号采集电路设计

5.2传感器信号处理电路设计

5.3传感器信号处理软件设计

第六章传感器测试结果分析

6.1传感器测试试验

6.2传感器性能参数

第七章结论与建议

7.1结论

7.2建议

参考文献

致 谢

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