秦国轩，杨 林，娄文涛，董和磊，于仕辉*

(1.天津大学微电子学院,天津 300072；2.中北大学仪器与电子学院,山西 太原 030051)

柔性压力传感器具有体积小,灵敏度高,可承受形变大等特点,在电子皮肤,医疗检测以及可穿戴设备等领域得到广泛应用[1-5]。传统的电容式柔性压力传感器都是采用有源结构,导致其在实际应用中存在工作效率低、维护成本高以及能耗大等问题[6-7]。而无线无源的设计可避免当前传感器的缺点,从而提高传感器的品质。LC 谐振结构具有无需物理接触便可获取信息的特点,为实现无接触式传感器提供一种选择。同时,LC 结构拥有体积小、成本低、使用寿命长且无需内置电池的优势[8-12],因此,LC 谐振结构的无源无线传感器受到了广泛关注。但是该类传感器的灵敏度较低,为提高柔性压力传感器的灵敏度,通常采用在柔性衬底上加入微结构等设计[13],工艺复杂[14]。提出了一种新型的非对称式双层LC 结构传感器设计,仅需在柔性基底两侧印制平面环形电感,两层电感之间通过电磁耦合即可产生联系,无需通孔操作,工艺简单有效。而且该结构可以有效降低传感器的初始谐振频率,提高谐振回路的品质因子,增加柔性压力的传感器的相对灵敏度。

1 基于LC 谐振传感器机理以及提出新型结构模型

基于单层LC 谐振的无线无源柔性压力传感系统由柔性基底上的谐振器以及读出线圈组成。当柔性衬底上受到的压力变化时,会使得LC 谐振器的谐振频率随着受到压力的变化而变化。……