中科院：研發(fā)具有高刺激分辨能力和分辨率的柔性應(yīng)變-溫度雙模態(tài)傳感器

該研究中雙模態(tài)傳感器的應(yīng)變-磁轉(zhuǎn)換單元中具有磁彈效應(yīng)的磁彈性體提供隨應(yīng)變而變化的磁場(chǎng)，通過(guò)內(nèi)置的Co基磁性非晶絲，能夠靈敏感知微小變化的磁場(chǎng)，從而輸出變化的阻抗，實(shí)現(xiàn)應(yīng)變的感知。此外，該工作巧妙地設(shè)計(jì)了具有雙功能的Cu-CuNi熱電偶線圈，不僅可以實(shí)現(xiàn)阻抗的輸出，而且本身具有的塞貝克效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的感知。進(jìn)一步地，通過(guò)調(diào)控應(yīng)變-磁轉(zhuǎn)換單元的不同區(qū)域的相對(duì)模量，即磁彈性管和非磁性彈性管的相對(duì)模量，可以控制磁場(chǎng)變化快慢，從而能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)變靈敏度的可調(diào)。該傳感器可實(shí)現(xiàn)0.05%的應(yīng)變和0.1 ℃的低探測(cè)極限，5.29和54.9 μV/℃的較高應(yīng)變和溫度感知靈敏度。此外，該研究也從模擬和實(shí)驗(yàn)上對(duì)該雙模傳感器的應(yīng)變-溫度信號(hào)輸出的耦合和相互干擾進(jìn)行了驗(yàn)證。分別測(cè)試了雙模傳感器在不同應(yīng)變下的溫度輸出信號(hào)和不同溫度下的應(yīng)變輸出信號(hào)，發(fā)現(xiàn)該傳感器具有的管狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠有效避免應(yīng)變對(duì)溫度的干擾，且磁性非晶絲和磁粉的磁性能在低于居里溫度下具有的良好的溫度穩(wěn)定性可以確保溫度對(duì)應(yīng)變感知幾乎沒(méi)有影響。

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