SDT1-028K压电薄膜用于监测生命特征解决方案

大家好，我是【广州工控传感★科技】SDT1-028K压电薄膜传感器事业部，张工。

SDT1-028K压电安定器SDT中的“S”表示“屏蔽”。SDT1压电薄膜传感器由连接到塑料外壳的矩形压电薄膜元件和18英寸长的同轴电缆组成。 薄膜元件通过丝网印刷上下两层银浆，然后对折形成自屏蔽工作区。SDT1 可以用双面胶、环氧胶和氰基丙烯酸酯胶（强力胶）贴在其他表面上，必须注意，在取下传感器时，双面胶可能会撕掉薄膜上的金属化层。当以某种方式固定在表面上时，SDT1 可作为接触式麦克风和动态应力计，其输出信号可以直接被示波器（最好是 10MΩ）或信号分析仪拾取。

作为动态应变传感器的SDT1-028K压电薄膜，既可与皮肤直接接触，也可通过中间层进行机械耦合。一些薄膜元件具有很高的灵敏度，足以通过外衣口袋中携带的设备检测人体脉搏。

压电式聚偏二氟乙烯聚合物薄膜（压电薄膜）的膜条经过拉伸后，它将在电极上下表面之间产生一个与延长量成正比的电信号（电荷或电压）。 通常认为压电材料会响应压力，但在使用SDT1-028K压电薄膜的情况下，由于薄膜元件的特殊几何形状，当纵向施加非常小的力时，在薄膜的横截面可产生非常高的应力，而在薄膜表面的较大区域施加相同水平的力则会产生低得多的应力。因此，压电薄膜表现出了针对动态应变的非凡敏感性，通常对于28μm厚的聚偏二氟乙烯，每微应变（ppm 级的长度变化）产生的电压级别为10至15mV。

之所以使用“动态”应变这一说法，是因为由应变变化所产生的电荷会漏入连接到薄膜的威廉希尔官方网站 中，于是实际上检测不到应变的静态状态。如果传感器处于不同程度的预载下，压电薄膜的这种特性可成为一种优势。薄膜仅能识别随时间改变的动态应变，起始的频率响应可低至0.1Hz。SDT1-028K传感器无需外部电力即可正常工作。在电力有限的情况下，这种显然极具吸引力（在一些配置中，它甚至可产生少量电力）。此外，压电薄膜能够承受数亿次弯曲，而且可抗冲击。

直接接触皮肤

利用电压薄膜作为“动态应变计”的特性，可轻易将一个元件直接贴附到皮肤上（例如，手腕内侧）。 SDT1-028K传感器已在一面涂有压敏粘合剂，但是这种粘合剂不具备生物相容性，所以对于短期试验，先在皮肤上固定一张3M的9842 贴片（含有粘合剂涂层的薄型聚氨酯胶带），再在贴片上贴附压电薄膜传感器。图1显示了使用频率下限设为1Hz且灵敏度为1mV/pC的电荷放大器获得的一个脉搏信号。大约130mV 峰峰值的输出对应于大约100mV峰峰值的开路电压，这反过来可以解释为大约 8 με 的动态应变。此信号是手处于静止状态时记录的。弯曲或旋转手腕可以产生幅度高得多的信号，尤其是在前置放大器上选择了较低的频率限值的情况下。例如，图2显示了当反复抓放物体时的传感器响应，可看出开路幅度大约为 3V 或动态应变大约为 250με。

压电薄膜之所以既能检测极小的物理信号，也能检测大幅运动，原因在于聚偏二氟乙烯薄膜的压电响应在很大一个动态范围（估计高达14个数量级）内都是线性的。 在许多情况下可通过滤波提取更小的信号，前提是目标信号和“噪声”的带宽实现了充分的分离。目前，类似的自粘式传感器已用于在睡眠障碍研究过程中检测胸部、腿部和眼睑的肌肉和皮肤运动。另外，可检测肌肉（例如，拇指和食指之间的肌肉）对故意电刺激的响应，以此作为麻醉效果的指标（称为神经肌肉传递）。