1.一种柔性压力传感器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、制备传感器微结构电极层;
首先将MWCNTs溶液喷涂到平贴在玻璃板上的80目砂纸表面,加热烘干后在砂纸表面沉积一层干燥的MWCNTs,将PDMS溶液倾倒在其表面,通过旋涂法匀胶,PDMS溶液因重力作用渗透到MWCNTs层中,加热固化后PDMS溶液凝固形成PDMS膜,将PDMS膜揭下,得到PDMS/MWCNTs电极层;
S2、制备传感器介电层;
将BaTiO3质量占比为30%的BaTiO3/PDMS的混合溶液旋涂在光滑玻璃片上,旋涂完成后,将样品放入真空干燥箱中,在70℃下加热3h,形成固化的复合膜,最后将复合膜从光滑玻璃片表面揭下,得到BaTiO3/PDMS介电层;
S3、封装传感器;
将PDMS/MWCNTs电极层裁剪成1cm宽、4cm长的条状,将BaTiO3/PDMS介电层裁剪成1.5cm长、1.5cm宽的方形,传感器的结构采用“三明治”结构,上下层为电极层,中间层为介电层,使用单面粘性的PI膜将三层结构密封贴合,柔性压力传感器制备完成;
在S1中,所述MWCNTs溶液的制备方法为:将纯度为95%、长度为10‑30m、羧基含量为
2.0wt%的多壁碳纳米管分散在无水乙醇中,手动搅拌10分钟之后使用高频超声波进一步分散多壁碳纳米管30分钟,得到质量分数为1wt%的多壁碳纳米管/乙醇分散体,将分散体溶液静止保持12小时之后,除去底层沉淀,保留上清液,即为MWCNTs溶液。
2.根据权利要求1所述的一种柔性压力传感器的制备方法,其特征在于,在S1中,所述PDMS溶液的制备方法为:将PDMS主剂与固化剂以15∶1的比例混合搅拌30分钟,然后在真空状态下处理30分钟,除去溶液中的气泡。
3.根据权利要求1所述的一种柔性压力传感器的制备方法,其特征在于,在S1和S2中,旋涂转速为400rpm,旋涂时间为40s。
4.根据权利要求1所述的一种柔性压力传感器的制备方法,其特征在于,在S3中,选择厚度为50um的PI膜。
5.根据权利要求1‑4任一项所述的制备方法制备的柔性压力传感器的应用,其特征在于,用于人体运动状态识别,选用3个柔性压力传感器,分别使用铜箔导电胶带将导线一端固定在电极层表面,将导线另一端连接至同一个电路板,电路板包括电容采集模块、微控制器模块、开关模块以及电源模块,微控制器模块将采集到的传感器信号通过蓝牙传输到电脑端;
包括以下步骤:
S1、获得原始样本数据;
将三个柔性压力传感器分别固定在人体的胸口处、肘关节处以及膝关节处,将采集到的呼吸信号、肘关节弯曲信号以及膝关节弯曲信号三组数据作为原始样本数据;
S2、对原始样本数据进行去噪、样本划分以及特征提取,得到样本集;
对原始样本数据选择小波阈值去噪法进行去噪;
特征提取方式为时域特征提取,时域特征包括最大值、最小值、平均值、均方根以及方差,得到每组含15个特征参数的样本集;
S3、确定神经网络模型的结构,所述神经网络模型包括输入层、隐含层以及输出层;
S4、采用Levenberg‑Marguardt算法基于样本集对所述神经网络模型进行训练,当均方误差达到最优时,此时神经网络模型确定为最终神经网络模型;
S5、根据最终的神经网络模型对人体运动状态进行识别。
6.根据权利要求5所述的柔性压力传感器的应用,其特征在于,在S3中,所述输入层的神经元节点数目为15个,构成的15维输入向量依次对应着一组训练数据的15个特征值;所述隐含层的神经元节点数目为7个;所述输出层的神经元节点数目为1个,通过输出1、2、3、4来分别表示不同的运动状态,输出1代表静坐状态,输出2代表静立状态,输出3代表行走状态,输出4代表奔跑状态。