智能紡織品傳感器有哪些？

智能紡織品是指能對(duì)外界環(huán)境刺激做出感應(yīng)和反應(yīng)的紡織品，包括智能調(diào)溫紡織品、形狀記憶紡織品、防水透濕紡織品、變色紡織品、電子信息智能紡織品等。電子智能紡織品的主要單元包括可導(dǎo)電的紡織品、采集信號(hào)的傳感器、驅(qū)動(dòng)單元和控制單元，由此可對(duì)外界刺激做出感應(yīng)、反饋和響應(yīng)?；趥鞲衅?，只能感知環(huán)境或用戶的紡織品稱為消極（被動(dòng)）智能紡織品；能對(duì)環(huán)境刺激做出反應(yīng)，并集成傳感裝置和執(zhí)行器裝置的紡織品稱為積極（主動(dòng)）智能紡織品；能夠感知、反應(yīng)和調(diào)整它們的行為以適應(yīng)給定環(huán)境的紡織品稱為高級(jí)智能紡織品。傳感器提供一個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)信號(hào)，因此在被動(dòng)智能材料中，傳感器的存在是必不可少的。

傳感器是一種檢測(cè)裝置，通過(guò)將柔性或微型傳感器嵌入織物中，可使其能夠感應(yīng)溫度、壓力、位移、電流等多種物理或者化學(xué)刺激。目前，電子智能紡織品傳感器主要有應(yīng)變傳感器、壓力傳感器、電感傳感器和光纖傳感器。

應(yīng)變傳感器主要用于監(jiān)測(cè)人體生命體征，如心率、呼吸和血壓等，可通過(guò)集成具有壓阻特性的纖維制成織物傳感器。因?yàn)榭椢镉泻艽蟮拿娣e與皮膚接觸，意味著它可以在身體的多個(gè)部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此類壓阻傳感器柔軟、質(zhì)輕、靈敏、體積小、分辨率高，與織物結(jié)合好，當(dāng)織物尺寸出現(xiàn)微小變化時(shí)，導(dǎo)電面積改變導(dǎo)致電阻變化，從而將織物形變轉(zhuǎn)化為電阻變化，并通過(guò)對(duì)信號(hào)分析來(lái)監(jiān)測(cè)人體身體參數(shù)。

壓力傳感器是一種將接收到的力學(xué)信號(hào)通過(guò)某種特定的方法以電信號(hào)的方式來(lái)輸出的傳感器，其通常由力學(xué)感應(yīng)原件和轉(zhuǎn)換裝置組成。壓力傳感器可分為電容式傳感器和電阻式傳感器。

電容式傳感器通過(guò)電容隨外加壓力的變化而變化的原理實(shí)現(xiàn)傳感作用。常見(jiàn)的有以纖維為基體，通過(guò)附加導(dǎo)電材料和電介質(zhì)制成的纖維式電容傳感器以及以織物為基體，中間加入電介質(zhì)制作而成的織物式電容傳感器。

電阻式傳感器的應(yīng)用十分廣泛，其工作原理是導(dǎo)電材料在受到壓力作用時(shí)自身電阻會(huì)發(fā)生變化。將該類傳感器用于智能服裝，其在受到微弱的壓力變化時(shí)就會(huì)有明顯的電阻變化，因此可以用測(cè)量微小力的變化來(lái)反應(yīng)呼吸、脈搏等生理指標(biāo)。同樣，電阻式傳感器也可分為纖維式和織物式傳感器。纖維式電阻傳感器常用的導(dǎo)電材料為碳納米管、石墨烯以及一些非本征型導(dǎo)電纖維；織物式電阻傳感器常用導(dǎo)電材料為導(dǎo)電涂層或?qū)щ姳∧げ牧?，其具有服裝要求的柔軟性，且導(dǎo)電層都在外表面，能更靈敏地檢測(cè)壓力的變化。

電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)，將壓力或者人體動(dòng)作轉(zhuǎn)換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)變化的傳感器，又稱電感式位移傳感器。電感式傳感器按照轉(zhuǎn)換原理可分為自感式和互感式傳感器，按結(jié)構(gòu)形式可分為變間隙式、變截面式和螺管式傳感器。電感式傳感器分辨率高，線性度好，測(cè)量范圍寬，雖存在如交流零位信號(hào)、不宜高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量等缺陷，但相比其他傳感器更適用于人體監(jiān)測(cè)類智能紡織品。尤其是當(dāng)電感式傳感器的傳感線圈采用導(dǎo)電紡織材料時(shí)，比金屬線圈更加柔軟，更適用于智能紡織品。

光纖傳感器是利用光纖的敏感特性對(duì)外界物理量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的傳感器。其原理是光在光纖中傳播時(shí)，外界環(huán)境的變化會(huì)引起光波強(qiáng)度和偏振面的改變。光纖傳感器主要由光源、探測(cè)器和光纖組成，目前使用較為廣泛的光纖傳感技術(shù)主要有宏彎光纖傳感器、微彎光纖傳感器和光纖布拉格光柵等。將光信號(hào)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)化為醫(yī)學(xué)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，由于其微彎原理、宏彎原理、靈敏度高和抗電磁干擾性質(zhì)，適宜與紡織品結(jié)合并應(yīng)用于醫(yī)療健康領(lǐng)域。相較于電傳感器，光纖傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域中高磁場(chǎng)環(huán)境下具有明顯優(yōu)勢(shì)，尤其是在心跳頻率和呼吸速率等的監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮著重要作用。