基于建筑变形监测的高性能压力传感器的仿真研究

来源：机械与电子杂志2024年第02期北京时间：

作者：张昊;阙妙玲;李静雯

单位：苏州科技大学电子与信息工程学院,江苏 苏州 215009

摘要：为了实现高精准、实时性的建筑变形监测,设计建筑内嵌式柔性微型压力传感器模型,并通过结构优化逐步提高其对建筑物内应力信号的传感灵敏度与传感精度。利用 COMSOL 仿真软件构建基于 PVDF 压电式微型压力传感器有限元模型,通过对传感层进行表面微结构与体内孔隙修饰等方法改进器件结构,以此提高压电传感层的应变能力。研究结果表明,相比于传统平面传感层器件,其压力传感性能获得大幅提升,其中压电势传感信号增强 490% ,传感器灵敏度提升 676% 。最后,构建阵列化压力传感器模型,并通过优化结构提高传感器阵列对力学信号响应的空间分辨率,这有助于精准探测建筑物内应力的爆发位置与扩散路径。

关键词：建筑变形监测;压力传感器;压电;有限元仿真;高灵敏度

基金资助：中国博士后科学基金面上项目( 2022M712333 );江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究项目( 23KJB510030 )