提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法及系统，经预设频段的交流信号的测试后，确定出纳米电阻式力学传感器的工作频段，在该工作频段工作的纳米电阻式力学传感器的稳定性和可靠性大大提高，可以满足对纳米电阻式力学传感器的稳定性有较高要求的实验。

Methods and Systems for Improving the Stability of Nano Resistance Mechanical Sensors

【技术实现步骤摘要】
提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法及系统
本专利技术涉及纳米电阻式传感器
，更具体地，涉及提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法及系统。
技术介绍
随着纳米科技的发展，传感器在向微型化、集成化、智能化等方向发展，许多纳米材料被应用在传感器中，如纳米颗粒。纳米传感器极大地丰富了传感器的理论，提高了传感器的制作水平，拓宽了传感器的应用领域。纳米传感器主要应用于医疗健康、国防军事、微电子、机器人控制等领域，涉及到生活的方方面面，纳米传感器的发展对于科技的发展具有重要意义。现有技术中的纳米力学传感器一般包含纳米电容式力学传感器和纳米电阻式力学传感器这两种形式，其中的纳米电阻式力学传感器在使用时相对随机误差较大，稳定性和可靠性低，容易导致测量的偏差，很难满足对纳米电阻式力学传感器的稳定性有较高要求的实验。因此，现急需提供一种提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法及系统。
技术实现思路
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法及系统。第一方面，本专利技术实施例提供了一种提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法，包括：采用预设频段的交流信号对纳米电阻式力学传感器进行测试，所述预设频段为10kHz至10MHz；将所述纳米电阻式力学传感器的阻抗的相对随机误差稳定时对应的频段作为所述纳米电阻式力学传感器的工作频段。优选地，所述纳米电阻式力学传感器具体为基于碳纳米颗粒的双层柔性电阻式压力传感器；相应地，所述工作频段为800kHz至10MHz。优选地，所述纳米电阻式力学传感器具体为石墨烯拉力传感器；相应地，所述工作频段为300kHz至800kHz。优选地，所述基于碳纳米颗粒的双层柔性电阻式压力传感器包括：第一微棘粒样品、第二微棘粒样品、第一电极和第二电极；所述第一微棘粒样品的第一面和所述第二微棘粒样品的第一面相对设置，所述第一微棘粒样品的第一面和所述第二微棘粒样品的第一面均具有微棘粒结构；所述第一微棘粒样品和所述第二微棘粒样品均为碳纳米颗粒与聚二甲基硅氧烷的复合材料；所述第一电极设置在所述第一微棘粒样品的第二面上，所述第二电极设置在所述第二微棘粒样品的第二面上。优选地，所述第一微棘粒样品的第一面上的微棘粒结构中的部分凸起与所述第二微棘粒样品的第一面上的微棘粒结构中对应位置上的凸起之间的最小距离小于等于预设距离。优选地，所述第一微棘粒样品和所述第二微棘粒样品的尺寸均为10mm×10mm。优选地，在将所述纳米电阻式力学传感器的阻抗的相对随机误差稳定时对应的频段作为所述纳米电阻式力学传感器的工作频段之前，还包括：对所述纳米电阻式力学传感器施加不同大小的作用力，进行力学实验，计算所述纳米电阻式力学传感器的阻抗的相对随机误差随所述作用力的大小、所述交流信号的频率的变化关系。第二方面，本专利技术实施例中还提供了一种提高纳米电阻式力学传感器稳定性的系统，包括：测试模块，用于采用预设频段的交流信号对纳米电阻式力学传感器进行测试，所述预设频段为10kHz至10MHz；工作频段确定模块，用于将所述纳米电阻式力学传感器的阻抗的相对随机误差稳定时对应的频段作为所述纳米电阻式力学传感器的工作频段。本专利技术实施例提供的一种提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法及系统，经预设频段的交流信号的测试后，确定出纳米电阻式力学传感器的工作频段，在该工作频段工作的纳米电阻式力学传感器的稳定性和可靠性大大提高，可以满足对纳米电阻式力学传感器的稳定性有较高要求的实验。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于碳纳米颗粒的双层柔性电阻式压力传感器的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种基于碳纳米颗粒的双层柔性电阻式压力传感器在受到压力F的作用下发生形变的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种基于碳纳米颗粒的双层柔性电阻式压力传感器的阻抗的相对随机误差随压力的大小、交流信号的频率的变化情况示意图；图5为图4中虚线框中的曲线放大图；图6为本专利技术实施例提供的一种基于碳纳米颗粒的双层柔性电阻式压力传感器的阻抗随循环时间的变化关系示意图；图7为本专利技术实施例提供的石墨烯拉力传感器在不同拉力下阻抗的相对随机误差随拉力的大小、交流信号的频率的变化的低频图像；图8为本专利技术实施例提供的石墨烯拉力传感器在不同拉力下阻抗的相对随机误差随拉力的大小、交流信号的频率的变化的中频图像；图9为本专利技术实施例提供的一种提高纳米电阻式力学传感器稳定性的系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法，包括：S1，采用预设频段的交流信号对所述纳米电阻式力学传感器进行测试，所述预设频段为10kHz至10MHz；S2，将所述纳米电阻式力学传感器的阻抗的相对随机误差稳定时对应的频段作为所述纳米电阻式力学传感器的工作频段。具体地，本专利技术实施例中提供的一种提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法，旨在确定出纳米电阻式力学传感器的工作频段，使纳米电阻式力学传感器在工作频段工作时具有较高的稳定性。对于纳米电阻式力学传感器，在作用力的作用下将会造成纳米电阻式力学传感器内纳米结构之间以及每个纳米结构内的纳米粒子产生接触或分离，从而使得纳米电阻式力学传感器的直流电阻发生较大的变化。这种原理可以实现灵敏度力学传感，但是会产生较大的随机误差，造成传感器的不稳定，其其原因如下：在实际环境中，常见的随机微小机械扰动会导致纳米结构以及每个纳米结构内的纳米粒子之间的随机接触和非接触。接触的两个纳米结构/纳米粒子，其直流电阻为：R＝R1+R2，其中R1和R2分别为两个纳米结构/纳米粒子的直流电阻。然而，对于一对非接触的纳米结构/纳米粒子，其直流电阻为：R'＝R1+R2+∞＝∞。因此，常见的随机微小机械扰动将会导致纳米结构以及每个纳米结构内的纳米粒子之间的直流电阻发生较大的随机变化，即从R1+R2变到∞)，这将增加大大增加了纳米电阻式力学传感器的阻抗的相对随机误差，降低稳定性。本专利技术实施例中所说的相对随机误差是通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法，其特征在于，包括：采用预设频段的交流信号对纳米电阻式力学传感器进行测试，所述预设频段为10kHz至10MHz；将所述纳米电阻式力学传感器的阻抗的相对随机误差稳定时对应的频段作为所述纳米电阻式力学传感器的工作频段。

【技术特征摘要】
1.一种提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法，其特征在于，包括：采用预设频段的交流信号对纳米电阻式力学传感器进行测试，所述预设频段为10kHz至10MHz；将所述纳米电阻式力学传感器的阻抗的相对随机误差稳定时对应的频段作为所述纳米电阻式力学传感器的工作频段。2.根据权利要求1所述的提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法，其特征在于，所述纳米电阻式力学传感器具体为基于碳纳米颗粒的双层柔性电阻式压力传感器；相应地，所述工作频段为800kHz至10MHz。3.根据权利要求1所述的提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法，其特征在于，所述纳米电阻式力学传感器具体为石墨烯拉力传感器；相应地，所述工作频段为300kHz至800kHz。4.根据权利要求2所述的提高纳米电阻式力学传感器稳定性的方法，其特征在于，所述基于碳纳米颗粒的双层柔性电阻式压力传感器包括：第一微棘粒样品、第二微棘粒样品、第一电极和第二电极；所述第一微棘粒样品的第一面和所述第二微棘粒样品的第一面相对设置，所述第一微棘粒样品的第一面和所述第二微棘粒样品的第一面均具有微棘粒结构；所述第一微棘粒样品和所述第二微棘粒样品均为碳纳米颗粒与聚二甲基硅氧烷的复合材料；所述第一电极设置在所述第一微棘粒样品的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭霄亮，杨鑫，曹子美，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11