光纤布拉格光栅柔性传感器研究进展
2021-09-27徐小强宋子奇
应用光学 2021年5期
徐小强,杜 阳,冒 燕,宋子奇
(武汉理工大学 自动化学院,湖北 武汉 430070)
引言
目前的电类柔性传感器多采用电阻应变片、压电材料、电容、微机电系统(micro-electromechanical system,MEMS)等技术[1-2],其中传感元件的弹性模量比较大,且属于电类传感元件,易受电磁干扰,在潮湿、易燃、易爆等恶劣的工作环境中应用受到限制。随着新型柔性材料技术和光纤传感技术的同步发展,加快了生物医学和仿生机器人等热点学科对柔性传感器的需求,生物医学方面的临床手术操作、生理指标监测、病人关节矫正[3-5]以及仿生机器人的关节控制、皮肤感知、视觉伺服[6-7]均需要灵巧的柔性传感器。在此背景下,凭借光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)的独特性能优势[8]以及日新月异的先进制备工艺,基于光纤布拉格光栅柔性传感器的研究工作已经取得了很多研究成果。
基于光纤布拉格光栅柔性传感器(以下简称光纤柔性传感器),根据光纤光栅的安装方式,可分为嵌入式、粘贴式和悬空式[9];根据检测功能的不同,可分为压力传感器[10]、触觉传感器[11]、滑移传感器[12]、形状传感器[13]和加速度传感器[14];根据不同的柔性基体材料,可分为硅橡胶柔性传感器[15]、纺织编织品柔性传感器[16]和其他聚合物类柔性传感器[17]。
目前,柔性传感器在应用研究中还存在以下技术难题和瓶颈。1)温度与压力交叉敏感问题 在温度不稳定的环境中,光纤光栅在测形变、压力等时,光纤光栅会同时受到温度变化而引起的波长漂移,从而导致测量误差增加;……
登录APP查看全文
