Koncepcja i analiza sensora/aktuatora piezoelektrycznego do pomiaru procesu starzenia się ludzkiej skóry

This paper is devoted to a new conception of a piezoelectric sensor/actuator designed for the characterization of mechanical properties of the human skin. An theoretical analytical approach is shown In order to establish the link between the electromechanical Mason diagram obtained for a resonance frequency and the contact stiffness calculated with the Hertz’s theory. A finite element method analysis is then presented in order to assess the performance of the chosen topology of piezoelectric sensor/actuator. Finally, the proposed method of impedance characterization is verified experimentally by a prototype of bimorph sensor/actuator.

Niniejszy artykuł przedstawia nową koncepcję piezoelektrycznego sensora/aktuatora przeznaczonego do pomiaru właściwości mechanicznych tkanek miękkich a w szczególności skóry ludzkiej. Wyjaśnione jest analityczne podejście z wykorzystaniem schematu zastępczego Mason’a określającego aktuator w stanie rezonansu oraz opis metody impedancji elektromechanicznej wykorzystanej w systemie pomiarowym. Analiza z użyciem metody elementów skończonych jest przedstawiona w celu oceny wybranej struktury sensora/aktuatora. Zaproponowana metoda pomiaru jest zweryfikowana eksperymentalnie za pomocą prototypu sensora/aktuatora typu bimorph.