To control and navigate micro air vehicles (MAVs) efficiently, there is a need for small, lightweight, durable, sensitive, fast, and low-power airspeed sensors. When designing sensors to meet these requirements, soft materials are promising alternatives to more traditional materials due to the large deformations they can withstand. In this article, a new concept of a soft material flow sensor is presented based on elastic filament velocimetry, which fulfills all necessary criteria. This technique measures flow velocity by relating it to the strain of a soft ribbon suspended between two static supports and subjected to a flow of interest. The ribbon is manufactured from polydimethylsiloxane and can be made piezoresistive by the addition of silver nanowires. With the described manufacturing method, the sensor can be made using common laboratory tools, outside of a clean room, significantly reducing its complexity. Furthermore, it can be operated using a simple and lightweight circuit, making it a convenient alternative for MAVs. Using a piezoresistive material allows for the flow velocity to be calibrated to the resistance change of the strained ribbon. Although certain challenges remain unsolved, such as polymer creep, the sensor has demonstrated its ability to measure flow velocities down to 4 m/s in air through experiments. A time-dependent analytical model is also provided. The model shows that the current sensor has a bandwidth of 480 Hz. Most importantly, the sensitivity and the bandwidth of the sensor can be varied strictly by modifying the geometry and the material properties of the ribbon.

中文翻译：

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一种用于微型飞行器的软材料流量传感器

为了有效地控制和导航微型飞行器 (MAV)，需要小型、轻便、耐用、灵敏、快速和低功耗的空速传感器。在设计满足这些要求的传感器时，由于软材料可以承受较大的变形，因此它们是更传统材料的有希望的替代品。在本文中，提出了一种基于弹性丝测速的软材料流量传感器的新概念，它满足所有必要的标准。该技术通过将流速与悬浮在两个静态支撑之间并经受感兴趣的流动的软带的应变相关联来测量流速。该条带由聚二甲基硅氧烷制成，可以通过添加银纳米线制成压阻式。采用所述的制造方法，该传感器可以在洁净室外使用普通实验室工具制造，从而显着降低其复杂性。此外，它可以使用简单轻便的电路进行操作，使其成为 MAV 的便捷替代品。使用压阻材料可以根据应变带的电阻变化来校准流速。尽管某些挑战仍未解决，例如聚合物蠕变，但该传感器已通过实验证明其能够测量空气中低至 4 m/s 的流速。还提供了一个时间相关的分析模型。该模型显示电流传感器的带宽为 480 Hz。最重要的是，可以通过修改色带的几何形状和材料特性来严格改变传感器的灵敏度和带宽。显着降低其复杂性。此外，它可以使用简单轻便的电路进行操作，使其成为 MAV 的便捷替代品。使用压阻材料可以根据应变带的电阻变化来校准流速。尽管某些挑战仍未解决，例如聚合物蠕变，但该传感器已通过实验证明其能够测量空气中低至 4 m/s 的流速。还提供了一个时间相关的分析模型。该模型显示电流传感器的带宽为 480 Hz。最重要的是，可以通过修改色带的几何形状和材料特性来严格改变传感器的灵敏度和带宽。显着降低其复杂性。此外，它可以使用简单轻便的电路进行操作，使其成为 MAV 的便捷替代品。使用压阻材料可以根据应变带的电阻变化来校准流速。尽管某些挑战仍未解决，例如聚合物蠕变，但该传感器已通过实验证明其能够测量空气中低至 4 m/s 的流速。还提供了一个时间相关的分析模型。该模型显示电流传感器的带宽为 480 Hz。最重要的是，可以通过修改色带的几何形状和材料特性来严格改变传感器的灵敏度和带宽。使其成为 MAV 的便捷替代品。使用压阻材料可以根据应变带的电阻变化来校准流速。尽管某些挑战仍未解决，例如聚合物蠕变，但该传感器已通过实验证明其能够测量空气中低至 4 m/s 的流速。还提供了一个时间相关的分析模型。该模型显示电流传感器的带宽为 480 Hz。最重要的是，可以通过修改色带的几何形状和材料特性来严格改变传感器的灵敏度和带宽。使其成为 MAV 的便捷替代品。使用压阻材料可以根据应变带的电阻变化来校准流速。尽管某些挑战仍未解决，例如聚合物蠕变，但该传感器已通过实验证明其能够测量空气中低至 4 m/s 的流速。还提供了一个时间相关的分析模型。该模型显示电流传感器的带宽为 480 Hz。最重要的是，可以通过修改色带的几何形状和材料特性来严格改变传感器的灵敏度和带宽。该传感器通过实验证明了它能够测量空气中低至 4 m/s 的流速。还提供了一个时间相关的分析模型。该模型显示电流传感器的带宽为 480 Hz。最重要的是，可以通过修改色带的几何形状和材料特性来严格改变传感器的灵敏度和带宽。该传感器通过实验证明了它能够测量空气中低至 4 m/s 的流速。还提供了一个时间相关的分析模型。该模型显示电流传感器的带宽为 480 Hz。最重要的是，可以通过修改色带的几何形状和材料特性来严格改变传感器的灵敏度和带宽。