來源：韌和科技，謝謝

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在這個日新月異的科技時代，傳感器技術正逐漸成為推動社會進步的重要力量。今天，我們就來一起探索一種神秘而又神奇的傳感器——彈性壓力傳感器，看看它如何成為我們感知世界的“觸覺”神器！

彈性壓力傳感器的原理

壓力傳感器是傳感器界中的重要組成部分，對彈性壓力傳感器來說， 機械與電氣等性能極好，有著高靈活性，高靈敏度，高分辨率以及快速響應等特點，應用范圍很廣。結合彈性壓力傳感器工作機制的不同，主要包括壓阻式、電容式和壓電式等類型。

01壓阻式彈性壓力傳感器

壓阻式彈性壓力傳感器利用單晶硅材料的壓阻效應和集成電路技術制成。當受到壓力作用時，單晶硅產生應變，使得直接擴散在上面的應變電阻發生變化，從而將被測壓力轉換為電信號。這種傳感器具有靈敏度高、精度高等優點，但易受溫度影響，需要采取溫度補償措施。

02壓電式彈性壓力傳感器

壓電式彈性壓力傳感器則是基于壓電效應原理工作的。某些離子型晶體電介質在受到機械變形時，其內部會產生極化現象，并在某些表面上產生電荷。壓電式傳感器利用這種效應將被測壓力轉換為電信號。這種傳感器具有靈敏度高、響應速度快等優點，但通常需要特殊的壓電材料，成本可能較高。

03電容式彈性壓力傳感器

電容式彈性壓力傳感器則利用被測物體受壓時產生的微小形變來改變電容量的原理進行壓力測量。通常由金屬彈片和電極組成，當受到壓力時，金屬彈片發生形變，導致電容值的變化，從而反映被測壓力的大小。這種傳感器具有精度高、響應速度快、溫度補償能力好等優點，且非接觸式測量方法避免了傳統傳感器的測量誤差。

彈性壓力傳感器的未來應用展望

01人工電子皮膚

當前在人工智能方面彈性壓力傳感器發揮的作用巨大，其中人工電子皮膚最有代表性，這是一種基于人體皮膚的科技產物，能夠對人體感知體感信號的過程進行模擬。在遇到溫度、壓力、張力以及振動等外界刺激后，通過及時的感應與響應，采取電信號方式傳輸各種體表刺激，由仿生受體信號接收部分進行接收，從而模擬人類感受外界刺激并向大腦傳遞生物信號的過程。現階段人工電子皮膚主要在假肢、皮膚類藥物研制等領域應用，受益人群是重度殘疾與皮膚受損患者，極大推動了生物醫用材料的發展。缺乏觸覺的患者使用該傳感器，能夠具有與正常人相同的感知能力。

02智能服裝

在斯皮爾伯格的大作《頭號玩家》中就構想一種基于彈性壓力傳感器的游戲服飾裝備，能全方位的實現觸覺感知，完美溝通二次元與三次元之間的信息傳遞。隨著智能可穿戴產品的快速發展，在投入市場后備受消費者關注，在此背景下智能服裝也逐步發展起來?，F在服裝功能性與智能性越來越強，在智能服裝中所用紡絲不再以棉線、化纖等為主，更多的采用纖維狀器件和電極，發揮其光學、電學等性質。分析彈性壓力傳感器應用現狀可知，在檢測應變范圍與靈敏度等方面存在較大缺陷，特別是難以實現對人體全尺度應變的檢測。但是在未來，隨著材料技術的發展，目前所遇到的困難應該都是可以逐步解決的。

03運動防護

對彈性壓力傳感器來說，在運動防護中應用后，可以避免運動不當引起的人體損傷現象。彈性壓力傳感器能夠將人體四肢關鍵肌腱群之間與皮膚的壓力測量出來，并科學評估肌肉收縮緊張度與肢體位置。傳感器還可以對運動員的姿態進行測量，有效判斷姿態是否正確，在及時反饋后有利于運動員調整訓練方案，實現成績的提高。借助加速度傳感器、陀螺儀將髖部、膝蓋和腳踝等屈伸角度測量出來，再與攝像機采集系統完成對照，并對比左右腳部位檢測情況，結合角度曲線診斷人體姿態。

04可穿戴設備

可穿戴智能設備的發展與應用，將廣泛應用于生理參數、運動、動作姿態、語音識別和環境等檢測中。將壓力傳感器應用到地毯中，有利于醫護人員與家人第一時間掌握老人、孩子等摔倒信息，便于盡快采取解救措施，防止出現更嚴重事故。借助三維微電極，能夠加強對人工智能設備的靈敏控制。兒童體溫貼內附柔性壓力傳感器，便于實時監測嬰幼兒體溫。現在用最小的成本投入，提高彈性壓力傳感器的分辨力、靈敏度，保證響應更加迅速，能夠完成對復雜信號的檢測。

結語

隨著物聯網、大數據等技術的快速發展，彈性壓力傳感器的應用前景將更加廣闊。未來，這些傳感器有望實現更高的靈敏度、更低的功耗和更小的體積，同時通過與人工智能技術的結合，實現更高級別的智能化和自動化，讓我們期待彈性壓力傳感器在未來的更多創新和突破！

韌和科技是中國科學院寧波材料所，中國科學院磁性材料與器件重點實驗室孵化的科技型企業，是國內首家從事彈性電子材料與器件產業化的高新技術企業，公司專注于彈性電容式傳感系統的研發與應用，產品涉及智慧醫療、智能家居/家紡等領域，技術指標達到國際先進水平，其中彈性拉伸傳感器、彈性壓力傳感器、彈性壓力陣列傳感器都已具備批量化生產能力，并已跟相關企業達成合作，未來希望與更多企業、公司溝通交流，深入合作 。

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審核編輯 黃宇