摘要
自20世纪60年代MIT（麻省理工）的实验室首次提出“柔性”的概念后，电子技术开始逐步进入“柔性时代”。柔性传感器作为柔性电子技术中的重要组成部分也将顺势而起，会成为当今世界最具发展前景的电子领域核心基础技术之一。当前柔性传感器检测曲率范围较小，本文设计的全柔性空间线曲率传感器是一款面向人体姿态实时监测的线曲率测量传感器，相较与传统线曲率传感器，本传感器将平面线曲率的测量延伸至空间线曲率的测量，使人体表面复杂的多曲率变化测量得到了实现。本文针对这款传感器在测量数学模型的建立、制造工艺的设计、测量电路的设计开发以及样机平台的搭建和性能实验等多方面进行了研究。 首先，建立了全柔性空间线曲率传感器测量原理数学模型，提出了基于差分电容测量原理的移动弧测量模型。并通过推演将测量模型应用在空间线曲率的测量模型的建立上，且将其与传统测量连续变换曲率的方案进行比较，讨论了本数学模型的优势。 其次，根据传感器主体材料0°液态硅胶与传感器线路成型材料镓锡合金液态金属的材料特性对液态硅胶硫化制备工艺和液态金属线路成型工艺分别阐述，综合分析每种方案的优劣势，并结合传感器全柔性的理念对制造工艺方案进行比对分析得到固化池分层浇铸的硅胶硫化制备工艺方案和抽丝空腔注射成型的液态金属线路成型工艺方案。 再次，根据全柔性空间线曲率传感器的结构特性，选择适用于本传感器的电容测量方式，并进行下位机程序设计，将选用的电容测量芯片进行二次编程，对数据传输方式和控制方式进行了配置，同时进行了上位机程序设计，针对测量芯片特性设计了适合于本传感器数据采集的上位机人机交互界面。 最后，根据最终确定的传感器制造工艺方案以及测量电路设计方法制作了全柔性空间线曲率传感器的样机并搭建了测量平台，在搭建完成的测试平台上对传感器样机进行了性能实验，对传感器性能进行系统测试和分析，实验结果表明本传感器基本符合测量标准，测量误差稳定在10%以内，可对多变化空间曲线进行连续的曲率测量。
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