半规管是人体前庭系统中的一种角位移感知器官，该文基于人体半规管几何尺寸、机械属性及内部结构，利用表面对称电极含金属芯聚偏二氟乙烯(PVDF)纤维(SMPF)传感器，设计制备了一种结构尺寸、工作机理与人体半规管基本一致的仿生角加速度传感器。同时搭建了实验系统，对仿生半规管传感器的感知理论模型进行了验证。实验结果证明，传感器的工作机理与数学模型推导结果基本一致，仿生传感器在不同加速度刺激下输出相应幅值的电信号。通过扫频实验确认系统固有频率约为10 Hz，可用于人体头部的运动检测。
半规管 内淋巴 聚偏二氟乙烯(PVDF) 固有频率 角加速度传感器 semicircular canal lymphatic polyvinylidene fluoride(PVDF) natural frequency angular acceleration sensor
扬州大学 机械工程学院, 江苏 扬州 225127
采用表面对称电极含金属芯聚偏氟乙烯(PVDF)纤维(SMPF)传感器, 代替人体纤毛细胞感受器, 设计制备了一种仿生半规管。根据压电方程和密度差理论, 建立仿生半规管的密度差感知机理理论模型。搭建了实验系统, 测试了传感器对仿生内淋巴液与仿生壶腹嵴之间密度差变化的感知功能。实验结果表明, 仿生壶腹嵴传感器在液体压力作用下可以产生相应的变形, 并且不同密度差下的响应幅值不同, 同时验证了人体半规管中, 当密度差足够大时, 半规管具有对直线加速度产生反应的能力。
含金属芯聚偏氟乙烯(PVDF)纤维 半规管 壶腹嵴 压电效应 传感器 metal core PVDF fiber semicircular canal ampullary crest piezoelectric effect sensor
