Page 116 - 无损检测2023年第十期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202310015

基于 ERT 的可视化压力测量方法

党红云, 刘 敏

( 陕西能源职业技术学院 智能制造与信息工程学院, 咸阳 712000 )

摘 要: 针对现有力触觉传感器价格昂贵、 制作工艺复杂等缺点, 提出了一种以导电硅橡胶材
料为测量单元, 结合电阻层析成像( ERT ) 技术的可视化压力测量方法。分析了导电硅橡胶材料的
导电机理和导电硅橡胶材料所受压力与电阻之间的关系; 对导电硅橡胶材料在不同激励方式下敏
感场的电势分布进行了仿真, 对比了材料电导率不同时测量电压的变化; 搭建了可视化压力测量平
台, 对测量单元在不同区域、 不同压力作用下的测量结果进行了验证。试验结果表明: 压力为0~

10N 时, 可视化测量效果明显, 并且能够实现整个测量区域的实时压力测量。相比于传统的触觉
传感器, 该压力测量方法无需多个传感器阵列, 具有结构简单、 结果可靠、 成本低、 可视化等特点。

关键词: 电阻层析成像; 导电硅橡胶; 压力测量; 触觉传感器; 压阻效应

中图分类号: TP274 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 10-0078-07

Visual p ressuremeasurementmethodbasedonERT

DANGHon gy un , LIUMin

( SchoolofIntelli g entManufacturin g andInformationEn g ineerin g , ShaanxiEner gy Institute , Xian y an g 712000 , China )

Abstract : Aimin gattheshortcomin g sofexistin gforcetactilesensorssuchasex p ensivep ricesandcom p lex

manufacturin gp rocesses , avisual p ressuremeasurementmethodusin g conductivesiliconerubberasameasurement

unitandelectricalresistancetomo g ra p h y ( ERT ) technolo gywas p ro p osed.Theconductivemechanismofconductive

siliconerubbermaterialandtherelationshi pbetweenp ressureandresistanceofconductivesiliconerubbermaterial

wereanal y zed.Thep otentialdistributionofthesensitivefieldoftheconductivesiliconerubbermaterialunder

differentexcitation modes wassimulated , andthevariationofthe measuredvolta g e withdifferentelectrical

conductivit ywascom p ared.Avisual p ressuremeasurement p latformwasbuilttoverif y themeasurementresultsof

themeasurementunitunderdifferentre g ionsand p ressures.Theresultsshowedthatwhenthe p ressureis0-10N ,

thevisualmeasurementeffectwasobvious , andreal-time p ressuremeasurementoftheentiremeasurementareacan

beachieved.Com p aredtotraditionaltactilesensors , thisp ressuremeasurementmethoddidnotre q uiremulti p le

sensorarra y s , andhadthecharacteristicsofsim p lestructure , reliableresults , lowcost , andvisualization.

Ke ywords : electricalresistancetomo g ra p h y ; conductivesiliconerubber ; p ressuremeasurement ; tactilesensor ;

p iezoresistiveeffect
力触觉传感器广泛应用于仿生机器人、 康复医 其可通过检测微弱的电容变化实现触觉压力检测。
疗、 工业生产等领域, 主要用于感知与外界环境之间 薛丰等 设计了一种磁致伸缩触觉传感器, 该传感器
[ 2 ]
[ 1 ]
的接触力。易艺等 研究了一种电容式触觉传感器, 具有4个触觉传感单元, 可以检测抓取物品的压力。
曹鑫琳等 [ 3 ] 设计了一种液体 PVDF ( 聚偏氟乙烯) 压
电纤维, 工作时, 导电纤维受到压力而发生变形, 继而
收稿日期: 2023-06-05
基金项目: 科学研究计划项目( 2021KYP08 ); 科研创新团队项目
其电荷 量发生变化, 通过这些变化可判断压力的大
( 2021KYTD06 )
小和位置。 VEERALINGAM 等 [ 4 ] 研究了一种 4 层
作者简介: 党红云( 1986- ), 女, 硕士, 讲师, 主要研究方向为电
路与系统、 传感器等领域 高性能压阻式可穿戴压力传感器, 其具有较好的灵敏
度和可靠性。 OTHMAN 等 [ 5 ] 分析了触觉传感器在
通信作者: 党红云, 1078872669@ qq .com
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2023年 第45卷 第10期
无损检测