乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）泡沫同时承担着电介质层和结构机械支撑的双重关键功能。在电容式压力传感器中，它在导电板之间提供了必要的隔离，同时利用其物理可压缩性将足底压力转化为可测量的电信号。
EVA泡沫充当物理力与数字信号之间的关键接口。通过结合高弹性和特定的电介质特性，它确保鞋类传感器能够承受重复冲击，同时提供精确的力-电转换。
电气作用：电介质层
建立介电常数
在电容式传感器中，两个导电板之间的“间隙”决定了基准电容。EVA泡沫填充了这个间隙，充当电介质层。
从电气角度来看，泡沫提供了一个特定的介电常数。在施加任何压力之前，这个常数对于定义传感器的电气特性至关重要。
将力转换为信号
电容式传感器的核心机制依赖于改变其板之间的距离。由于EVA泡沫充当间隔物，其厚度直接决定了这个距离。
当用户踩下时，泡沫被压缩，缩短了导电层之间的距离。这种物理变化改变了电容，使系统能够以电子方式测量施加的力。
机械作用：支撑与恢复
弹性和压缩性
在机械方面，EVA泡沫必须充当响应迅速的弹簧。它利用其压缩特性在脚的重量（足底压力）下变形。
这种变形不仅仅是结构性的；它是传感器运行的物理催化剂。闭孔泡沫结构提供了处理行走或跑步动态载荷所需的缓冲和减震。
恢复与耐用性
为了使传感器随着时间的推移保持准确，它必须在每一步之后重置。EVA泡沫提供高弹性，确保在释放压力后传感器恢复到其原始尺寸。
这种恢复能力对于循环测试和长期使用至关重要。如果泡沫未能回弹，板之间的距离将永久改变，从而破坏传感器的校准。
理解权衡
压缩形变的风险
虽然EVA因其弹性而被选中，但没有任何泡沫能完全免受疲劳。主要挑战是确保材料在数千次循环后不会遭受永久变形，即压缩形变。
如果泡沫失去完全恢复的能力，“零点”将发生偏移。这会降低鞋子使用寿命内力-电转换的准确性。
制造一致性
传感器的性能在很大程度上取决于EVA材料的均匀性。高纯度EVA颗粒必须经过精确的压缩模塑，以确保密度一致。
制造过程中热传导或模具压力的变化可能导致不均匀的热膨胀。这会导致鞋子不同区域的机械强度不一致，可能导致在相同负载下，传感器的一个区域与另一个区域的反应不同。
为您的目标做出正确选择
为了优化鞋类电容式压力传感器的性能，您必须在电灵敏度和机械耐用性之间取得平衡。
- 如果您的主要关注点是信号灵敏度：选择一种在轻载下易于压缩的EVA密度，以最大化电介质板之间距离的变化。
- 如果您的主要关注点是传感器寿命：优先选择具有优异弹性恢复特性的高纯度EVA，以确保材料在重复循环载荷后恢复到其精确的原始尺寸。
通过仔细选择EVA，利用其绝缘和机械恢复的双重能力，您可以确保智能鞋类中可靠、长期的数据采集。
总结表：
| 功能角色 | 主要目的 | 关键机制 |
|---|---|---|
| 电气 | 电介质层 | 建立介电常数，并在压缩过程中促进电容变化。 |
| 机械 | 结构支撑 | 为重复循环提供缓冲、减震和弹性恢复。 |
| 耐用性 | 信号完整性 | 抵抗压缩形变，以保持传感器校准和零点精度。 |
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参考文献
- Sarah De Guzman, Gautam Anand. The Development of a Built-In Shoe Plantar Pressure Measurement System for Children. DOI: 10.3390/s22218327
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .
