基于柔性压力传感器的应用与发展专利综述
传感器技术的研究现状与发展前景
国内外研究与应用现状。生物传感器的研制和开发在全球学术界都 具有巨大的影响力。在国外，现代生物传感器已被详细划分为酶传感器、 细胞传感器、免疫传感器、基因传感器等。
酶传感器，由于酶的纯化困难，加之固化技术影响酶的活性，现代生 物传感技术中采用：（1）多酶体系利用，即对不同化合物采用不同类型的 酶进行最大活性的催化反应，并运用多酶的反馈调节可大大节省原材料 并提高工作效率；（2）固定化底物电极，即使玻璃电极附近的 PH 变化与 酶的活性在一定范围内呈线性关系；（3）酶的电化学固定化，即制作厚度 小、酶含量可控的酶层。
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●新人新作
《经济师》2009 年第 9 期
紫外光电倍增管以及日盲型紫外光电倍增管等多种形式。 紫外告警系统由于性能独特,现在已成为电子战技术开发的新热点,
开创了新型传感技术的又一个颇具影响力与竞争力的领域。目前诸如紫 外告警系统的新型光电传感技术已成为装备量最大的来袭导弹告警系 统之一。
细胞传感器以活细胞作为探测单元，能定性定量地测量和分析未知 物质的信息；并可连续检测和分析细胞在外界刺激下的生理功能。
免疫传感器是利用抗体对抗原的识别并能与抗原结合的功能构成 的生物传感器，根据生物敏感膜产生电位的不同，可分为标记和非标记 免疫传感器。
柔性压力传感器研究进展
柔性压力传感器研究进展杨海艳;李延斌;熊继军;陈晓勇;罗铭宇【摘要】简单介绍了柔性压力传感器的特点,着重阐述了柔性压力传感器工作原理的三种形式及常用的柔性材料,综述了其在人工电子皮肤、智能服装、可穿戴设备领域的应用,最后指出了柔性压力传感器发展过程中存在的问题并对其前景进行了展望.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2018(047)012【总页数】4页(P2701-2704)【关键词】柔性压力传感器;研究进展;应用【作者】杨海艳;李延斌;熊继军;陈晓勇;罗铭宇【作者单位】中北大学理学院,山西太原 030051;中北大学理学院,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原 030051;中北大学化学工程与技术学院,山西太原 030051;中北大学理学院,山西太原 030051【正文语种】中文【中图分类】TQ050.4压力传感器是用来检测两个接触面之间表面作用力大小的电子器件[1]。
随着科学技术的快速发展，人们工作的环境更加趋于复杂化和多样化，对电子器件在柔韧性、便携性、可穿戴性等方面的要求越来越高。
传统的压力传感器由于大多以半导体刚性材料为主，柔韧性较差，已经很难适应下一代传感器在柔性和便捷性等方面的需求，其应用受到了限制[2]。
与传统的压力传感器相比，柔性压力传感器克服了易脆的缺点，并且具有尺寸小、重量轻、功耗低、易于集成并且耐恶劣工作环境等优点，成为了许多科研工作者的研究点，并在很多领域被广泛应用，比如健康监测、电子皮肤、生物医药、可穿戴电子产品等。
目前，在新一代柔性材料和传感技术的发展前提下，适应性良好、便携性高、灵敏度精确、稳定性好、响应度高、成本低廉等逐步成为柔性压力传感器的发展潮流。
但是，想要实现低成本制造分辨率高、灵敏度精确、响应迅速和可以进行复杂信号检测的柔性传感器依然是很难攻克的[3]。
本文简要介绍了柔性压力传感器的特性，着重阐述了柔性压力传感器工作原理的3种形式及常用的柔性材料，主要介绍了其在人工电子皮肤、智能服装、可穿戴设备领域的应用。
传感器论文参考文献
该文献分析了智能家居中传感器技术的应用现状和挑战，探讨了未来智能家居传感器技术的发展趋势 。
医疗卫生
基于生物传感器的医疗卫生监测技术研究
该文献介绍了生物传感器在医疗卫生领域的应用，探讨了生物传感器的原理、特 点及其在医疗卫生监测中的重要作用。
医疗卫生领域中智能传感器的应用与挑战
光电式传感器
利用电阻值随被测物理 量的变化而变化的原理 ，具有结构简单、线性 度好、稳定性高等特点 。
利用电容值随被测物理 量的变化而变化的原理 ，具有灵敏度高、动态 响应好、非接触测量等 优点。
利用自感或互感系数的 变化来测量物理量，具 有测量精度高、抗干扰 能力强等特点。
利用压电材料的压电效 应，将被测物理量转换 为电信号输出，具有体 积小、重量轻、频响宽 等优点。
学位论文
01
李华. "智能传感器技术研究." 博士学位论文, 北京大学, 2021.
02
王刚. "基于MEMS传感器的微型化设计." 硕士学位论文, 清 华大学, 2020.
03
张红. "生物传感器在环境监测中的应用." 硕士学位论文, 中 国科学院研究生院, 2019.
会议论文
"智能传感器技术及应用." 在 中国仪器 仪表学会年会, 2020.
06
传感器论文写作方法与技巧
Chapter
选题策略及创新点挖掘
紧跟研究前沿
关注传感器领域的最新研究动态，从学术期刊、会议论文、专利等渠道获取最新信息， 分析当前研究热点和趋势。
挖掘创新点
在充分了解前人工作的基础上，寻找研究的空白点和不足之处，提出自己的创新点和研 究假设。
基于专利分析的宝鸡市传感器产业发展路径研究
传感器技术与通信技术、计算机技术被称为现代信息技术的三大支柱和物联网基础，其应用涉及国民经济的各个领域。
传感器是自动检测和自动控制的首要环节，促进了传统产业更新换代和新型工业的建立，成为了21世纪新的经济增长点[1]。
因此，随着全球物联网的发展进入实质性阶段，传感器产业成为发展趋势是毋庸置疑的。
前瞻预测，像汽车和物流传感器的市场潜在规模将保持8%左右的速度增长，到2024年市场规模将会达到3284亿美元[2]。
宝鸡市作为“压力传感器之乡”，最早于20世纪90年代末就建成了最早的一批压力传感器企业，产业体系比较完整，初步形成了膜片、线缆、芯体、敏感元件等完整的传感器产业链，传感器也成为了引领宝鸡市经济的“排头兵”。
专利作为一种无形资产，代表已有的科学技术成果，直接地反映出产业或企业的创新能力[3]。
通过对一个产业的专利数据进行分析，就可以了解该产业的发展现状以及存在的技术问题，有助于政府和企业进行更好的规划。
本文基于传感器的专利信息对宝鸡市传感器产业发展的问题进行详细分析，旨在解决宝鸡市传感器产业所面临的发展问题，提出产业转型升级的具体路径，把宝鸡市打造成为“中国传感器之都”。
1国内传感器专利分析运用佰腾网对我国的传感器专利数据进行检索，为保障数据的全面性和准确性，一共进行了两次检索，初次检索式为传感器、s e n s o r 、中国传感器、宝鸡市传感器，二次检索根据I P C 分类号进行检索，然后再对数据进行分析处理。
1.1专利数量与申请人分析目前，对传感器专利进行检索后得到，截至2020年底，专利总数量为150多万项，然后再对近10年的专利申请数量进行检索（见图1）。
由图1可知，我国2018年以前的传感器专利申请量在逐年递增，增长曲线类似幂次函数，其中增速最快的为2015—2016年，总共增加了56404项，2016—2017年增长幅度排第二，总共增加了52128项，这两年为我国传感器发展最迅速的两个年度。
基于摩擦纳米发电机的柔性可穿戴多功能压力传感器
摘要随着社会的日益进步，医疗水平不断提高，互联网技术快速发展，健康和信息安全成为人们最为关注的焦点。
目前医疗资源的短缺和屡见不鲜的个人信息泄露事件，越来越成为人们的心头之患。
在健康方面，社会老龄化进一步加剧，各类慢性疾病的数量逐年增长，人们越来越意识到医院治疗已不能满足自身健康的需求，日常生活中更需要仪器设备实现自身健康状态长期持续的监测。
在信息安全方面，虽然人们采用密码、U盾及密保等方式保护个人信息，但个人信息依旧被窃取，泄漏在互联网等媒介之上。
如果日常生活中对人们的健康状态进行持续监测，并使用一种独一无二的身份识别方式，将大大减少各类慢性疾病的数量及个人信息泄露的问题。
目前部分可穿戴设备可用于人体生理信号的测量，实现对人体健康状态的检测。
每个人的生物特征是独一无二的，将生物特征用于身份识别，信息将很难被窃取。
但是目前存在的可穿戴设备无法实现健康状态监测和身份识别双重功能。
为此，本文做了以下研究：①本文研究了基于摩擦纳米发电机的柔性可穿戴多功能压力传感器。
该传感器以人耳鼓膜结构进行仿生，结合单电极式摩擦纳米发电机工作模式，采用PTFE 薄膜、Nylon薄膜、ITO薄膜以及PET衬底制作而成。
结合薄膜的振动特性从理论上分析了传感器的振动模态，采用单电极摩擦纳米发电机的工作原理分析传感器的电学输出特性，采用COMSOL Multiphysics对传感器的振动特性和开路电压进行了仿真，验证了设计的传感器具有较宽的工作频带范围，高低频特性较好。
②对传感器测得信号中的噪声进行了分析及处理。
对传感器输出信号中的工频干扰、肌电漂移、运动伪迹和基线漂移噪声进行处理。
采用模拟滤波和数字滤波相结合的方式，对传感器输出信号进行处理。
结合传感器输出信号频谱中信号频率分布，采用10Hz Butterworth低通滤波器和45Hz~1500Hz Butterworth带通滤波器对测量的信号进行了分解，分别得到脉搏波信号和喉咙声信号。
传感器技术发展现状与趋势
传感器技术发展现状与趋势
传感器的技术包括研究、设计、试制、 生产、检测和应用
传感器技术是现代科技的前沿技术，是现代信息 技术的三大支柱之一，其水平高低是衡量一个国 家科技发展水平的重要标志之一。 传感器产业也是国内外公认的具有发展前途的高 技术产业，它以其技术含量高、经济效益好、渗 透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。
2．开发新材料
传感器材料是传感器技术的重要基础，由于材料科学的进步，人 们在制造时，可任意控制它们的成分，从而设计制造出用于各种 传感器的功能材料。用复杂材料来制造性能更加良好的传感器是 今后的发展方向之一。
（1）半导体敏感材料 （2）陶瓷材料 （3）磁性材料 （4）智能材料
如，半导体氧化物可以制造各种气体传感器，而陶瓷传感器工作 温度远高于半导体，光导纤维的应用是传感器材料的重大突破， 用它研制的传感器与传统的相比有突出的特点。有机材料作为传 感器材料的研究，引起国内外学者的极大兴趣。
把多个功能不同的传感元件集成在一起，除可同时进行多种 参数的测量外，还可对这些参数的测量结果进行综合处理和评 价，可反映出被测系统的整体状态。
同一功能的多元件并列化，即将同一类型的单个传感元件用 集成工艺在同一平面上排列起来，如CCD图像传感器。
多功能一体化，即将传感器与放大、运算以及温度补偿等环 节一体化，组装成一个器件。
许多自动化方面的专家呼吁：目前系统越来越复杂，自动化已 经陷入低谷，其主要原因之一是传感技术落后，一方面表现为传感器 在感知信息方面的落后；另一方面也表现为传感器自身在智能化和网 络方面的落后。
传感器的发展趋势
世界许多发达国家都在加快对传感器新技术的研 究与开发，并且都已取得极大的突破。如今传感器 新技术的发展，主要有以下几个方面：
柔性压力传感器有哪些特点
柔性压力传感器有哪些特点
概述
柔性压力传感器是一种可以测量物体表面受到的压力大小的传感器。
它是将导
电材料与柔性材料相结合，通过受到外界压力时导电材料的电阻值发生变化，从而得出被测试物体受到的压力大小。
相对于传统的压力传感器，柔性压力传感器具有以下特点：
特点一：柔性结构
柔性压力传感器采用柔性材料制作结构，可以适应不同形状的物体表面，使得
测试过程更加方便。
传统的压力传感器由于结构限制的原因，往往无法精准测量非平面表面的物体压力情况。
特点二：响应速度快
柔性压力传感器由于采用导电材料与柔性材料相结合的方式，使得传感器自重
较轻，响应速度较快。
响应速度快是非常关键的特点，尤其是需要测量快速运动物体的压力的时候，柔性压力传感器显得更加有优势。
特点三：高精度测量
柔性压力传感器由于结构简单、受力敏感，可以进行高精度的测量。
同时，这
种传感器使用比较容易，测试结果真实可靠，这也导致柔性压力传感器被广泛应用于各种工业领域。
特点四：经济实用
相较于传统的压力传感器，柔性压力传感器的成本较低，适合批量生产。
同时，他可在不同领域使用，例如在人体生物医疗领域、体育领域、工程领域，使得这种传感器被广泛使用。
特点五：可重复使用
柔性压力传感器由于采用导电材料制作，耗电量较小，可重复使用。
长期使用
柔性压力传感器，可以更好地比对实验数据，降低测试误差。
结论
柔性压力传感器具有柔性结构、响应速度快、高精度测量、经济实用和可重复使用等特点，被广泛应用于人体生物医疗领域、体育领域、工程领域等不同应用场景中。
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基于柔性压力传感器的应用与发展专利
综述
关键词：柔性；压力；传感器；电容；压阻；压电；摩擦；起电
一、柔性压力传感器概述
近年来，柔性电子设备慢慢进入人们的生活之中，各种形式的柔性传感器作
为感知外界环境的方式，其研制及应用受到了国内外学者的广泛关注。
研究人员
对柔性压力传感器的研究趋于追求更快的响应速度、更高的灵敏度、更宽的检测
范围、更高的分辨率、更好的耐用性等。
虽然柔性压力传感器的类型主要分为电
容式、压阻式、压电式和摩擦发电式四个方向，工作原理较为简单，但设计一个
新颖的改善结构尤为困难。
随着计算机技术、智能控制技术、传感技术及人工智
能的不断发展，柔性压力传感器作为人机交互的重要桥梁，目前对于其压力检测
范围、灵敏度的要求越来越高。
二、柔性压力传感器的测力原理及特点
2.1电阻式柔性压力传感器
电阻式柔性压力传感器应用非常广泛，主要分为三类：人机交互、人体健康
监测和电子皮肤，电阻式柔性压力传感器基于压阻原理实现传感，利用材料本身
受压形变导致电阻变化的原理从而感知压力信号，适用于可穿戴设备，可用于压力、应变等物理量测量，可安装在人体关节、柔性触摸屏、柔性键盘等应用上。
以应用需求为导向，通过微结构设计提高灵敏度、测量范围、分辨率，这需要开
发更为精密的制备技术，实现多重刺激响应、良好的生物兼容性、透气性，同时
实现低成本、大面积阵列制备和更小分辨率。
华东师范大学的专利CN106595916A公开了一种碳基电阻式柔性压力传感器，传感器呈四层薄膜结构，包括柔性聚酰亚胺薄膜层、银电极层、柔性石墨烯和氧
化石墨烯的复合薄膜层以及氧化石墨烯薄膜绝缘保护层。
当该压力传感器受到压
力作用或者发生弯曲应变时，通过测量银电极两端的电阻变化值即可得到压力传
感器的受力情况。
整体呈薄膜状结构，柔性性质好，可在弯曲任意角度的状态下
正常工作；灵敏度高，应变系数在2.1‑3之间；压力测量范围广，为10Pa至
900kPa；具有很高的分辨率和超快速动态响应，能测出高达10kHz的动态高频压
力信号；稳定性质好，通过了8000次以上的稳定性重复测试。
其制备工艺简单，设备成本低。
2.2电容式柔性压力传感器
电容式柔性压力传感器是利用电容的变化来感知并测量压力；改善电容式柔
性压力传感器性能的方法包括：新型材料的制备、介电层微结构化及物理化学性
质调控、整体结构优化设计、实现多功能化等。
同样在可穿戴电子设备、医疗、
人机交互和智能家居等领域进行了广泛应用，具有一定的使用价值和广阔的应用
前景。
吉林大学的专利CN111780897A公开了一种仿生多层电容式柔性压力传感器
及其制备方法，属于仿生与传感器领域。
包括：第一柔性基板、第一电极层、第
一微结构层、双面阶梯仿生结构层、第二微结构层、第二电极层和第二柔性基板；第一电极层附着于第一柔性基板的微阵列结构内侧，第一微结构层的光滑侧与第
一电极层相接触，第一微结构层的带有微结构侧与双面阶梯仿生结构层相接触，
双面阶梯仿生结构层，处于传感器的中间位置，第二微结构层的光滑侧与第二电
极层相接触，第二微结构层的带有微结构侧与双面阶梯仿生结构层相接触，第二
电极层附着于第二柔性基板的微阵列结构内侧。
可提高传感器的灵敏度、压力检
测下限，缩短响应时间，并且改善传感器的线性度。
2.3压电式柔性压力传感器
压电式柔性压力传感器由于能够实现自供能的特点，正在受到越来越多的关注，压电式柔性压力传感器利用压电材料的压电特性，建立压力和电荷之间的关
联关系，适用于检测动态压力信号的变化，如人体脉搏信号，目前主要的压电材
料有压电陶瓷和压电薄膜；可用于柔性穿戴设备、智能机器人、医疗康复等领域。
在人体可穿戴设备方面，传感器的透气性也是一个重要的需求，纤维薄膜越来越
多的应用于传感器的制备。
西安交通大学的专利CN112284576A公开了一种全有机材料制备的压电式柔
性压力传感器及制备方法，传感器包括有机电极纤维薄膜以及有机压电纤维薄膜，有机电极纤维薄膜和有机压电纤维薄膜之间通过热熔无纺布粘接，形成有机电极
纤维薄膜‑热熔无纺布‑有机压电纤维薄膜‑热熔无纺布‑有机电极纤维薄膜结构；传
感器为全有机材料，具有可再生、绿色环保、低成本优点。
2.4摩擦起电式柔性压力传感器
摩擦起电式柔性压力传感器基于摩擦起电和静电感应原理制成，具有结构简单、可自供能、输出电压高，但是难以检测静态力，易受外部环境干扰的特点，
具有材料选择范围广、低成本、质量轻等优势，被广泛用于可穿戴设备中。
工作
模式主要包括接触-分离式、滑动式、单电极式和独立式。
东华大学的专利CN107502958A公开了一种基于摩擦纳米发电机的透气型柔
性压力传感器及其制备方法，包括柔性碳纳米纤维薄膜以及设于其上的通过静电
纺丝得到的纳米纤维薄膜，柔性碳纳米纤维薄膜通过将静电纺丝得到的纳米颗粒
掺杂的纤维薄膜进行碳化处理得到。
压力传感器可有效监测外力变化，具有较高
灵敏度，其透气和柔性特征确保人体穿戴舒适性，在人体医疗可穿戴检测领域有
着广泛的应用空间。
三、结论
柔性压力传感技术是一种新兴的电子技术，是一个庞大而富有挑战性的课题，以此为基础的应用和研究正得到不断的扩展和深入，目前市场化柔性压力传感器
的产品种类繁多，但多数为国外的产品，目前主流产品基本采用压阻式和电容式；我国对柔性压力传感器技术的研究较晚，国内有很多研究机构研究柔性力敏传感
技术,但很少有定型产品出现。
随着社会的发展，对传感器的性能提出了更高的
要求，如何制作工艺简单、成本较低、稳定性高、具有一定的使用价值的产品，
面临着多领域的挑战，涉及到电子科学、机械制造、自动控制、材料科学等不同
学科的交叉合作。
本文综述了近年来基于不同原理及不同结构的柔性压力传感器
的最新研究进展，介绍了几所高校发明的相关专利，希望能够推动我国柔性压力
传感技术的实用化与国际化。
参考文献：
[1]杨进，孟柯妤，王雪. 柔性压力传感技术及发展趋势[J].自动化仪表.
航天器环境工程，2021,42(01)：1-9.
[2]徐先亮,陈昕,吴杰,沈宏峻.柔性电容式压力传感器制作与性能优化分
析[J]. 林业机械与木工设备, 2021,49(05)：66-69、76
[3]白成,耿达,周伟,陈松月.高性能电阻型柔性压力传感器研究进展(续) [J]. 微纳电子技术,2021,58(08):659-668、692
[4] 杨先军.柔性力敏传感及其应用技术研究[D]，中国科学技术大学. 2012：3-4.。