摩擦发电微流体传感器特性的有限元仿真研究

摘要

近年来,摩擦发电技术被广泛应用于信号传感领域,尤其是对封闭管道中液体输运的信号监测.为阐释基于摩擦发电效应的微流体传感器的工作原理,通过有限元仿真模拟,研究这种微流体传感器的信号产生过程及其传感特性,并通过实验测得该传感器在检测微流体运动时输出的交流电信号,验证仿真模型的正确性.另外在仿真模拟中,通过控制变量法,探讨基于摩擦发电效应的微流体传感器的传感性能随介电层厚度、电极间距及液体长度与电极宽度之比的变化规律.结果表明这种微流体传感器的输出信号强度随介电层厚度的增大而减小,而随电极间距的增大表现出先增大后减小的趋势,随液体长度与电极宽度的比值变化呈先增大后保持恒定的变化规律,该项研究工作将为研制更高传感性能的微流体传感器提供一定理论指导.