压电式弹性梁生理信号传感器的建模、仿真与试验

摘要

研究了一种用于检测人体生理振动信号的压电式弹性梁传感器结构及信号传递特性。生理振动信号传递至传感器的表面,通过内部结构,作用于压电膜上,对这个传递过程分别通过二自由度振动系统与欧拉-伯努利梁进行建模,并结合材料力学、振动力学与压电理论,得到了传感器对载荷响应的数学模型。通过COMSOL有限元仿真分析,以及激振器的激励试验,验证了理论建模及仿真分析的正确性。通过实际采集信号与多导仪的对比,验证了信号的有效性。本研究对传感器性能的改进提供了理论依据,有助于算法对信号补偿,获取更准确的心跳、呼吸等生命体征信息。