常用薄膜压力传感器推荐（柔性薄膜压力传感器不仅可以用在汽车上）

在模具使用过程中，模具上下模间隙及压料力的大小对拉延、翻边、整形工艺存在重要的影响，直接影响冲压制件的品质。在新模具交付或模具日常使用时，通过减小压料面间隙，增大压料力，控制制件在拉延、 翻边、整形过程中的材料流动，消除制件坑、皱及制件回弹等面品、精度缺陷。

而目前在各整车厂现场模具实际工作中，针对上下模压料面压力无有效的检测方法，仅通过对压料面涂抹蓝丹或红丹，确认上模压料面着色判定压料面是否受力均匀，通过压件效果验证整改效果是否成功，过程中完全依靠工作人员的经验判定，难以实现对强压面的监控及预防性管理。

随着汽车产业的快速发展，汽车更新换代的速度极大加快，整车开发周期不断缩短，对汽车钣金质量的要求也越来越高，在汽车产业激烈竞争的同时也促进模具制造水平不断提高，CAE 等各种仿真模拟软件的使用， 大大的减少了模具调试时间，但由于模具加工及装配的误差等因素，很难保证模具实际状态与设计状态保持一致，仍需要钳工后期对模具的调整、研合来保证产品的质量。

在模具调试问题中，由于模具间隙导致制件产生的坑、皱及制件回弹等面品、精度缺陷往往是比较棘手的问题，主要因为在模具间隙调试过程中一般还是凭借涂色、照光以及试冲纸和压铅丝等方式估计间隙的分布情况，由于无法实现定量检测和分析管理，因此使得模具生产和管理长期停留在技能要求高、生产效率低、质量不易控制。如何快速的调整模具，快速的解决此类问题成为众多模具厂家不断探索、 总结的问题。

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间隙对制件的影响

间隙对制件品质的影响主要体现在：压料面间隙直接影响板料在成形过程中所受压力的大小，从而影响材料的流动。在控制材料流动的方案中，除使用方筋、双筋、波浪筋等增加对板料的拉力以及增大模具压边力的方式控制材料流动外，通过减小模具管理面、 准管理面间隙，控制局部材料流动，在模具调试过程中整改制件坑、皱等面品也普遍使用。

生产过程产生的不良瑕疵

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强压区域的测量

空间狭小且作业压力大，无法使用常规工具测量压力

在模具设计人员设计好模具的间隙后，因无法定量检测间隙，只能在装配好模具的情况下，试冲来验收和修正模具，这显然是以经验为基础。若可实现强压区域的测量，即可通过测量实际压力值与理论压力值对比，或通过仿真软件对故障区域压力的模拟，快速找到问题发生真因，指导实际调试过程中的模具调整，能够缩短模具调试周期或复发故障的处理时间。

压力测量工具——柔性薄膜压力传感器柔性薄膜

压力传感器可通过压力采集板的压阻随压力的变化，测量出检测区域的压力值，通过电流信号传输至显示终端，由压力感应模块，数据收集、发送模块和压力显示终端等部分组成，其中压力感应模块的厚度及量程均可根据模具所需的间隙大小及压力大小来定制，工作时将压力感应模块置于模具型面的强压面中，由数据收集、发送模块记录数据并通过无线信号 / 蓝牙将数据发至显示终端，显示终端将采集的压力数据转化成图像，并显示所有检测点的压力值。

柔性薄膜压力传感器实现对模具上下模压料区域压料力的数据化、可视化，结合制件工艺设计过程中的 CAE 分析 ，进行数值差异对比，便于快速查找制件面品问题真因，并进行快速处置，通过数据的统计记录，实现对模具强压面的预防性管理。

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柔性薄膜压力传感器的使用

传感器压力感应模块表面包覆柔性塑料来保护内部线路及压力传感器

柔性薄膜压力传感器压力感应模块厚度通常不到1mm ( 厚度可根据要求定制 )，为适应感应器的使用范围， 按照国内一般汽车冲压件板材厚度，一般可通过包覆柔性塑料的方式来制作，厚度 0.6mm，测试时在依据制件的实际板料厚度对压力感应模块进行包覆，以达到与板料同厚度，提高压力测量的准确性，并且对感应模块进行保护。

依据感应模块尺寸对制件的测量区域进行切割，将感应模块放入制件孔内，模制件受力情况，通过电流数据收集与分析，得出测量部位的压力，并在特定的 APP 软件中显示。

利用柔性薄膜压力传感器压力感应模块厚度薄，小于板料厚度的特性，可置于模具内部进行压料面压料力的采集，实现模具实际压料力的数据化显示，可实现与 CAE 等仿真模拟软件的理论压料力进行对比，实现对制件问题的快速解决，并且周期性测量模具强压区域，方便模具制造企业收集、总结制作经验，形成知识沉淀，也可使模具的生产企业监测并分析过程变化，结合生产批次对模具全生命周期管理及模具重开复制提供大数据支持。减少模具钳工的经验作业，打造科技最前沿技术，促进模具行业的进一步发展，引领模具行业向智能领域前进。

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什么是柔性薄膜压力传感器

最后，什么是柔性薄膜压力传感器，它能干什么？柔性薄膜压力传感器作为一种新型的柔性传感器，柔性压力传感器是指可以在包括弯曲、扭曲、拉伸等外界刺激下能输出响应电信号，并具有高的可靠性和集成度的一类柔性电子器件。

它的用途可谓五花八门，小到TWS耳机大到汽车工业，都可以见到它的身影。国外称呼最多的是FSR（即force sensing resistor），也有Force sensor，film resistor 之类的。目前在国内称呼目前也是五花八门，从百度上的搜索流量来看，什么薄膜开关、压阻传感器、柔性传感器等等不同称呼的都有。

我们在之前的文章中也探讨过柔性薄膜压力传感器的一些应用场景，而且柔性薄膜压力传感器的一些特点，如有柔性耐弯折，超薄的显著特性之外，无需调理芯片，戴手套可用，宽温度范围，耐候性表现优异，同时薄膜压力传感器提供一种最底层的信号方式，非常方便与MCU集成，因此这种传感器在应用上也非常广泛。

近年来，柔性压力传感器广泛用于可穿戴医疗、电子电路、机器人等许多领域，在其中一些领域已经获得了巨大的应用成果，如下图所示。未来它们将在可预见的智能时代发挥着更大的作用，对我们的日常产生巨大的影响。

压力传感器的发展可以追溯到 1954 年，基于 Smith 的发现，人们探索了硅 和锗的压阻效应。随着智能机器人和可穿戴电子设备的快速发展，各种基于柔性压力传感器的新型设备正在高速发展，应用于汽车、电子产品、工业和医疗保健等领域。柔性压力传感器的感知机制可以简单的分为压阻式、电容式、 压电式和摩擦电式，而我们上面所说的柔性薄膜压力传感器就是基于压阻式原理的。

压阻式柔性压力传感器的基本工作原理是基于材料变形而产生的电阻变化， 这种变化可以反映为相应的电信号变化。与传统的压力传感器相比，压阻式柔性压力传感器具有高的灵活性和灵敏度，因而被广泛的应运于医疗监测、、体育锻炼、汽车电子和工业生产等场景。

电阻型压力传感器将压力变化转换成电阻或者电流的变化。根据电阻的定义：

其中，ρ 是电阻率，L 是长度，S 是横截面积。它的传感机理简单，结构和制备流程简单，能量消耗小，因此受到了研究者们的广泛关注。

电阻型压力传感器一般由衬底和导电材料组成。为了获得良好的柔性和可拉伸性，衬底一般会采用弹性体，如 PDMS，聚对苯二甲酸乙二醇酯 （polyethylene terephthalate，PET）。导电材料除了具有一定导电能力外，还需要对压力变化很敏感。电阻的变化可以概括为以下几个因素。

1）材料的形状结构变化。结构变形会导致长度 L 和截面积 S 的变化。

2）材料能带结构的变化。比如石墨烯的拉伸程度超过 20% 时，电子能带结构会发生改变，从而引起导电性能发生变化。在半导体硅基材料中也发现了这种现象。

3）两种材料之间的接触电阻的变化（Rc）。例如利用静电纺丝方法制成的 ZnO/ SiO2纳米纤维薄膜，在1.25 cm−1曲率下灵敏度（Imax/I0）达到12.75. 它的传感机理是随着压力的增加，纤维的接触变得更加紧密，导致电阻变小。这类传感器的缺点是容易出现信号漂移和滞后。

4）复合材料内部导电相的间隔发生变化。将导电填料作为第二相加入到导电能力相对较差的高分子材料当中， 达到渗透阈值时， 导电相会形成导电网络，表现为电阻明显减小。导电网络的形成目前主要有两个理论：一是渗透理论，二是隧道电流效应。

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