【導讀】zaijiqirenyingyongzhong，shiyongyadianbomochuanganqikeyirangjiqirenjuyourenleibanlingqiaodeshoubudongzuo
，yongyoulingmindechujiao，zainaquwutishinenggouganshoudaoyalidebianhua，kongzhihaozhuawoliliangdeshuchu

，jieheshangqingxiechuanganqi
，jiangkerangjiqirenjuyougengyoudekongzhinengli，zheshijiqirenfazhandeyigezhongyaojieduan。yadianbomochuanganqilingmindeyalichuangannengli，jieheqingxiechuanganqizekeweijiqirendekongzhiyingyongdailaixindeqiji。benwenjiangweininjieshaoyadianbomochuanganqiyuqingxiechuanganqidejishufazhanyuyingyong，yijiyouMurata（村田製作所）所帶來的解決方案。

zaijiqirenyingyongzhong

，shiyongyadianbomochuanganqikeyirangjiqirenjuyourenleibanlingqiaodeshoubudongzuo，yongyoulingmindechujiao，zainaquwutishinenggouganshoudaoyalidebianhua

，kongzhihaozhuawoliliangdeshuchu，jieheshangqingxiechuanganqi
，jiangkerangjiqirenjuyougengyoudekongzhinengli，zheshijiqirenfazhandeyigezhongyaojieduan。yadianbomochuanganqilingmindeyalichuangannengli
，jieheqingxiechuanganqizekeweijiqirendekongzhiyingyongdailaixindeqiji。benwenjiangweininjieshaoyadianbomochuanganqiyuqingxiechuanganqidejishufazhanyuyingyong，yijiyouMurata（村田製作所）所帶來的解決方案。

更加環境友好、靈敏度更高的壓電薄膜材料

壓電薄膜是采用一種稱之為聚乳酸（Polylactic Acid, PLA）的材料，聚乳酸作為一種“生物降解聚合物”，擁有可匹敵通用石油提煉塑料的強度和成型性，自1995年左右開始受到關注，現在已作為環境友好型聚合物被廣為認知。PLA原yuan料liao的de乳ru酸suan是shi通tong過guo乳ru酸suan菌jun對dui從cong植zhi物wu中zhong提ti取qu的de澱dian粉fen進jin行xing乳ru酸suan發fa酵jiao製zhi造zao而er成cheng的de。澱dian粉fen源yuan自zi植zhi物wu的de光guang合he作zuo用yong
，除chu製zhi造zao工gong序xu中zhong使shi用yong的de能neng源yuan外wai，在zai製zhi造zao至zhi廢fei棄qi
、分解的生命周期中都使用了碳中和性材料，因此不會增加大氣中的CO₂。

PLA具備其他生物降解聚合物所沒有的高透明性，其光線透過率甚至超過了亞克力的93%。我們日常生活中在超市等常見的雞蛋盒及西紅柿盒的一部分就使用了PLA。PLA通常是作為環境友好型聚合物使用的低價植物性聚合物，但該聚合物的壓電性則具有獨特的特性。PLA的壓電常數（壓電d常數）為7～12pC/N左右，與PZT等相比較小
，但PLA的相對介電常數非常低，約為2.5
，因此壓電輸出常數（=壓電g常數、g=d/εT）的值較大。因此
，PLA的傳感靈敏度高。以壓電輸出常數進行比較，其與壓電常數為PLA 4倍以上的聚偏氟乙烯（PVDF）大致相同。

采用PLA製作的壓電薄膜在因擠壓或變形發生畸變（伸長
、收縮）時
，將產生與壓電薄膜表麵畸變成比例的極化。極化產生的電荷通過I/V轉換器轉換為電壓，並作為模擬信號輸出
，藉此便可得知壓電薄膜所受到的壓力變化。

高靈敏度按壓檢測的柔性薄型壓電薄膜傳感器

Murata采用專有的壓電技術研發的“Picoleaf”，是一款可進行高靈敏度按壓檢測的柔性薄型傳感器。它采用Murata專有的壓電技術開發而成，比傳統傳感器更小
、更薄
，可節省安裝空間，在薄型、組裝性能及耐久性等方麵實現了改良，旨在提高需要人機界麵（HMI）傳chuan感gan的de產chan品pin的de功gong能neng，並bing具ju備bei易yi組zu裝zhuang特te性xing和he耐nai久jiu性xing。為wei了le充chong當dang傳chuan感gan器qi，電dian極ji被bei印yin刷shua或huo層ceng壓ya到dao薄bo且qie具ju高gao度du柔rou性xing的de有you機ji壓ya電dian薄bo膜mo上shang。該gai薄bo膜mo可ke以yi通tong過guo雙shuang麵mian膠jiao帶dai安an裝zhuang到dao設she備bei上shang
，從cong而er不bu需xu要yao粘zhan貼tie過guo程cheng。

Picoleaf有助於實現設備的纖薄化，即使組合顯示器和觸摸麵板使用

，也可節省空間。Picoleaf具有高靈敏度，因此隻用一個傳感器，即可實現大型顯示器整麵的按壓檢測
，也可應用於檢測1µm級的微小位移、人體的無意識的肌肉震顫、人手抓握動作的保持、人體脈搏等體征信號的檢測。

Picoleaf具有非熱釋電性這種不因溫度變化極化的物性，受到因體溫、日照、半導體等發熱引起的靈敏度變動和幹擾小。Picoleaf並具有低功耗，傳感器器件的功耗為零，驅動用放大器也可設計為低功耗電流（10μA左右）。Picoleaf是柔性結構，可以彎曲粘貼在設計性較高的曲麵設備上。

Murata利用其專有的壓電技術實現的Picoleaf可以安裝在狹小的空間內
，與以前的傳感器相比
，它可以實現薄型化並提高組裝性和耐久性。Picoleaf通過組合檢測電路，可以獲得基於壓電薄膜位移速度的輸出，通過利用該輸出特性，可作為按壓檢測、握持檢測、生物信號檢測等多種傳感器應用。

Picoleaf可用於按壓檢測的應用，可利用按壓檢測特性作為UI傳感器使用，將Picoleaf設置在觸控筆上
，可以檢測人手握持的狀態
，其不僅限於接觸，還可通過檢測人手的按壓動作以防範誤動作。

Picoleaf也可用於生物信號檢測的應用
，可利用壓電薄膜傳感器高靈敏度的特征，作為檢測生物信號中的“脈搏和呼吸”的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)使(shi)用(yong)。目(mu)前(qian)學(xue)術(shu)界(jie)已(yi)經(jing)有(you)多(duo)篇(pian)論(lun)文(wen)發(fa)表(biao)
，探(tan)討(tao)使(shi)用(yong)可(ke)生(sheng)物(wu)降(jiang)解(jie)的(de)壓(ya)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)來(lai)檢(jian)測(ce)人(ren)體(ti)表(biao)麵(mian)的(de)心(xin)跳(tiao)和(he)呼(hu)吸(xi)頻(pin)率(lv)
，代(dai)表(biao)了(le)壓(ya)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)生(sheng)物(wu)信(xin)號(hao)檢(jian)測(ce)精(jing)準(zhun)度(du)已(yi)經(jing)獲(huo)得(de)證(zheng)實(shi)。

Murata提(ti)供(gong)多(duo)種(zhong)產(chan)品(pin)格(ge)式(shi)，包(bao)括(kuo)傳(chuan)感(gan)器(qi)組(zu)件(jian)單(dan)體(ti)，是(shi)一(yi)種(zhong)可(ke)粘(zhan)貼(tie)在(zai)主(zhu)基(ji)板(ban)的(de)設(she)計(ji)
，還(hai)有(you)傳(chuan)感(gan)器(qi)組(zu)件(jian)結(jie)合(he)配(pei)線(xian)，是(shi)一(yi)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)位(wei)置(zhi)與(yu)基(ji)板(ban)分(fen)離(li)的(de)設(she)計(ji)，以(yi)及(ji)傳(chuan)感(gan)器(qi)組(zu)件(jian)結(jie)合(he)部(bu)件(jian)安(an)裝(zhuang)配(pei)線(xian)，將(jiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)位(wei)置(zhi)與(yu)基(ji)板(ban)分(fen)離(li)，是(shi)一(yi)種(zhong)主(zhu)基(ji)板(ban)上(shang)無(wu)安(an)裝(zhuang)部(bu)件(jian)麵(mian)積(ji)的(de)設(she)計(ji)。

Picoleaf的檢測電路由I/V轉換器和放大器電路構成，當壓電薄膜翹曲（由於壓力或變形而拉伸或收縮）時，會產生與所施加的翹曲量成比例的極化量，其可將Picoleaf產生的電荷通過I/V轉換器轉換為電壓，作為模擬信號輸出
，並可視需要進行放大和調整，以便可以由通用ADC或CPU進行處理，且不受傳感器電容和雜散電容的影響。目前建議使用分立電路，Murata正在開發包括信號處理功能的Picoleaf專用ASIC，預計2025年開始提供。

Picoleaf傳感器具有出眾的變形檢測能力

Picoleaf傳感器的壓電特性能夠檢測“位移方向”和“位移速度”。在位移方向上，通過檢測“山形折疊”變形，位移方向會輸出到Picoleaf參考電壓的正側，若檢測到“穀形折疊”變形，位移方向則會輸出到負側。除了位移方向之外，還可以根據峰值電壓計算位移速度

，峰值電壓與位移速度成比例增加。

此外，利用Picoleaf傳感器輸出反轉的特性，可以將按下和釋放動作應用為UI中的無縫切換
，以做為開關配置。如果將Picoleaf安裝到周期性振動的物體上，Picoleaf可以檢測周期性振動
，因此可以用作狀態檢測傳感器。

Picoleaf的厚度隻有0.2毫米或更小，產品尺寸超緊湊，為2x10haomi，jishiyuxianshiqihuochumomianbanjieheshiyong，yekejieshengkongjian。tahaikeyiyanzhegaodushejideshebeidewanqubiaomianzhantie，baokuoteshuxingzhuang，liruchanraozaiyuanzhutishang。Picoleaf具有高靈敏度，不僅可以檢測1微米量級的位移
，單個傳感器還可以檢測大型顯示器整個表麵的壓力。它可用於檢測無意識的肌肉運動，例如震顫、抓握和脈搏。

Picoleaf具有非熱釋電特性，由於不存在由熱（例如體溫、陽光或半導體）引起的漂移，因此噪聲較少
，因此算法更容易構建，且傳感器本身功耗為零，驅動用放大電路可設計成低功耗（約10μA）。

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