10、磁致伸缩传感器阵列与行人检测算法的研究进展

磁致伸缩传感器阵列与行人检测算法的研究进展

磁致伸缩传感器阵列相关研究

1. 背景与原理
   • 在触感感知领域，触觉传感器能实现对接触物体形状、压力、大小和分布的感知。近年来，国内外研究者不断探索触觉机制和敏感材料，基于多种传感原理开发出了不同的传感器，如压阻式、电容式、磁式、光学效应和压电效应等，这些传感器已应用于改善触觉界面。
   • 对于Galfenol合金，它具有低饱和磁场、良好的拉伸性能、出色的输出线性和敏感的感应等优点。磁致伸缩传感器结构简单、价格低廉、输出准确且可靠性强。当Galfenol细丝受到外力作用时，其内部磁化状态会随外力大小改变，这就是磁致伸缩逆效应。通过测量受力点附近的磁场变化，可测量外部加载力的大小，因此Galfenol材料可作为传感器的敏感材料。
2. 传感器单元结构与模型
   • 结构 ：受动物毛发触觉机制的启发，设计了一种仿生磁致伸缩压敏传感单元。该单元由Galfenol细丝、永磁体、霍尔元件和刚性基板组成。Galfenol细丝固定在刚性底座上形成类似触须的结构，永磁体置于细丝两侧以获得稳定的偏置磁场，霍尔元件位于细丝底部，用于检测Galfenol细丝变形引起的材料周围磁感应强度B的变化，并将其转换为电压信号输出，以反映传感器所受外力F的大小。与压电传感器相比，该传感器结构简单，省略了放大电路和测量电路部分，易于集成，具有出色的重复性和稳定性。
   • 数学模型 ：