层叠式织物压力分布传感系统的构建及测试.pdf

第 32 卷 第 2 期2024 年 2 月现代纺织技术Advanced Textile TechnologyVol.32,No.2Feb.2024DOI:10.19398j.att.202305010层叠式织物压力分布传感系统的构建及测试陈俊鹏1,王小东1,张积康1,吕 鹏2,裴泽光1(1.东华大学机械工程学院,上海 201620;2.济南柏深园林工程有限公司,山东济南 250101)摘 要:为实现对人体或物体的压力分布特征的监测,构建了一种层叠式织物压力分布传感系统。该系统由织物压力传感阵列、封装织物层以及数据采集模块组成,织物压力传感阵列由两层基底织物对向叠放构成,其中沿上层基底织物底面纬向和下层基底织物顶面经向分别等间隔缝纫有镀银导电纱线并印刷压敏材料,在经向和纬向导电纱线的交会处形成传感单元。对织物压力分布传感系统的传感单元的电力学性能进行了实验研究,并对构建的织物压力分布传感系统进行了测试。结果表明:传感单元电阻值的倒数与压强近似呈线性关系,展现出良好的压阻响应特性;经过 500 次循环压力测试,传感单元可对外界信号作出稳定的响应;采用双层叠合结构的压力传感阵列使织物压力分布传感系统中各传感单元初始状态一致性较好,并有效减轻了传感单元之间因串并联通路而引入的噪声干扰,因此可较好地呈现被测物体所施加压力的分布特征。关键词:织物压力传感阵列;叠合结构;压力分布;电力学性能;压力云图中图分类号:TP212.1 文献标志码:A 文章编号:1009-265X(2024)02-0009-09收稿日期:20230515 网络出版日期:20230808基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2232023Y-01);上海市现代纺织前沿科学研究基地资助项目(X11012201-011)作者简介:陈俊鹏(1998),男,河北邯郸人,硕士研究生,主要从事柔性压力传感器设计方面的研究。通信作者:裴泽光,E-mail:zgpei 人体在日常生活中与外界物体发生接触时将产生压力,基于人体的压力分布特征,可实时监测和识别人体的生理状态及动作姿态1,为一些行动受限者、高龄者等后续的疾病诊断与康养方案制定提供有效的参考。理想的情况是在不影响被监测者日常生活的条件下实现其压力分布特征的监测2-4。柔性压力传感器具有柔软、易变形和灵活性高等特点,在人体压力信号检测中有着独特优势。已有研究者基于聚合物薄膜衬底如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)5、聚酰亚胺(PI)6、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等7设计了各种可产生柔性变形的薄膜结构压力传感器,这类传感器灵敏度高、抗干扰性强,但其在与人体直接接触时透气性不佳。纺织品具有轻质、柔软、舒适、亲肤等特性,通过印刷、缝纫、编织等方式将压力敏感材料集成到纤维、纱线和织物等纺织材料中8-9,不仅便于实现对人体生理信号与动作姿态的监测,同时可有效改善传感器在人机交互过程中的舒适性。以纺织品为基底的柔性压力传感器与电子元件组合成的复合产品,是融合了纺织产品和人工智能、通信、传感等技术的新兴纺织品10-12,它不仅能兼备纺织品的特性,还能够感知外界环境的变化,分析获取的信息方便为使用者提供及时的反馈。Lee 等13通过湿法纺丝利用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)弹性体、银纳米线(AgNWs)和银纳米颗粒(AgNPs)制备了高拉伸导电纤维,将其组装成纤维状电阻式压力传感器,缝制到手套中可监测手指的弯曲信号。以长丝、单纱、包芯纱等基体制备复合导电纤维或纱线并组装成压力传感器,在测量拉伸、弯曲、扭转等信号时有较大优势,可监测到非常微小的变化,但其制备流程较为复杂,并且需要通过附加电路进行温度补偿。Yu 等14通过工业编织的方法,将摩擦电纳米发电机嵌入到商用面料中制作了自供电地毯,但该地毯在有效电压峰值尾部会跟随一个具有较小峰值的信号,对于判断是否发生跌倒可能会产生一定干扰。王小东15在单层基底织物上采用印刷与缝纫相结合的方法制备了柔性压力传感阵列,结合压力分布检测系统获取了人体足底压力分布云图,但该设计对各传感单元与导电线路的制造精度要求较高。以织物为基底制备的柔性压力传感器可接触面大、可拓展性高、方便与其他材料进行集成,但也需要在材料耐久性、大面积噪声干扰、性能稳定性方面进行进一步的提升和改进。本文以两片柔性织物为基底,在两片织物基底上分别缝制导电线路和印刷传感单元,并将两片基底以导电线路正交的方式相对叠放,制作了压阻式双层对向叠放式织物压力传感阵列,设计了压力数据采集模块,采用多层织物以层叠的形式对压力传感阵列进行封装,构建了织物压力分布传感系统。在初始状态下,双层对向叠放结构的织物压力传感阵列中传感单元的电阻值不产生波动,能够减轻各传感单元之间形成的串并联通路产生的噪声干扰,获取的压力云图能够较为准确地呈现压力分布检测结果。该系统舒适轻便、电力学性能良好、工作稳定可靠,能够以智能坐垫、智能地毯或智能监测垫的形式应用于家庭、医疗机构、养老院等多种场合中。1 织物压力分布传感系统构建1.1 织物压力传感阵列的制备1.1.1 实验材料及设备实验材料:湿法聚氨酯树脂(HDW-1151EB,上海汇得科技股份有限公司);导电碳黑(VXC-72,粒径 30 nm,美国卡博特公司);N,N-二甲基甲酰胺(分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司);镀银导电缝纫线(S0703FX-100,材质银纤维和尼龙,规格70D2,电阻 8.6 cm,苏州泰克纤维科技有限公司);织物(材质 100%涤纶,平纹,密度 240 T,市售)。实验设备:超声分散仪(SCIENTZ-750F,宁波新芝生物科技有限公司);电子天平(JJ224BC,美国双杰兄弟集团有限公司);台面式平面丝印机(MC-2030-1,东莞市美超自动化有限公司);缝纫机(DDL-9000B-SS,日本重机投资有限公司)。1.1.2 压力传感单元的制备压力传感单元作为织物压力传感阵列的核心部分,其压阻特性是否灵敏与稳定将影响整个系统的压力检测效果。本文采用印刷的方法将导电复合溶液施加到织物基底上以制备压力传感单元。导电复合溶液的制备流程如图 1 所示。a)使用电子天平分别称取 15 g N,N-二甲基甲酰胺溶液和 2 g 碳黑,混置于烧杯中,得到混合溶液 P1。由于碳黑纳米颗粒极易聚集,若直接与黏度较高的聚氨酯树脂溶液混合,将难以在其中分散均匀。而聚氨酯树脂溶液能溶于 N,N-二甲基甲酰胺,故制备过程中先将碳黑与 N,N-二甲基甲酰胺溶液进行充分混合,以便后续能够得到分散均匀的导电复合溶液。图 1 导电复合溶液制备流程Fig.1 Fabrication process of conductive composite solution b)将得到的混合溶液 P1 放入超声波分散仪中,单次分散时间 4 s,总计分散 10 min,得到均匀的混合溶液 P2。c)使用电子天平称取 20 g 聚氨酯树脂溶液并汇入混合溶液 P2 中,以搅拌棒充分搅拌,得到碳黑聚氨酯混合溶液 P3。d)将得到的混合溶液 P3 放入超声波分散仪中,单次分散时间 4 s,总计分散 180 min,期间每间隔 60 min 将溶液从分散仪中取出后手动搅拌1 min。由于加入聚氨酯树脂溶液后混合溶液的黏度增高,配合手动搅拌能够有效促进碳黑在混合溶液中的充分分散,最终得到分散均匀的碳黑聚氨酯混合溶液 P4。1.1.3 传感阵列的制备织物压力传感阵列由两层基底织物、镀银导电纱线和传感单元构成。镀银导电纱线在两层基底织01现代纺织技术第 32 卷物上分别沿织物经向和纬向以等间隔排列,在导电纱线的上方设置传感点,随后将两层织物以导电纱线正交的方式相对叠放,并使两层织物上各自的传感点一一对应接触构成传感单元,这样可使传感单元在制成的织物压力传感阵列中位于经向与纬向导电纱线的交会处。当施加外界压力作用时,两层织物上的传感单元受压产生接触变形,并与其所在经、纬向导电纱线形成导电通路,且传感单元的电阻值会随着外界压力的变化而变化,以实现对压力的检测。图 2 示出了织物压力传感阵列制备流程。1.上层织物基底;2.上半部传感单元;3.纬向镀银导电纱线;4.下半部传感单元;5.经向镀银导电纱线;6.下层织物基底;7.传感单元图 2 织物压力传感阵列的制备流程Fig.2 Preparation process of the fabric pressure sensor array a)利用缝纫机将镀银导电纱线沿纬向以10 mm 等间隔缝纫在上层基底织物的底面,沿经向以 10 mm 等间隔缝纫在下层基底织物的顶面,各缝纫32 条。b)制作丝网印刷网版,其图案为 3216 圆孔阵列,圆孔直径 3 mm,行列间距均为 10 mm。c)采用(b)中制作的网版,使用台面式平面丝印机将制备的碳黑聚氨酯混合溶液印刷至镀银导电纱线上。为防止出现传感单元未完全覆盖镀银导电纱线而导致短路的现象,在每片基底织物上将导电混合溶液分别印刷两次。d)待印刷后的导电溶液完全干燥后,在两片基底织物上形成传感点阵列,将两片基底织物按照上、下镀银导电纱线相正交的方向对向叠合,并使印刷在两片基底织物上的上、下半部传感点能够一一对应,以在两层基底织物上的导电纱线交会处构成传感单元。e)为防止两层基底织物在使用过程中产生偏移或者错位,使用非导电涤纶缝纫线对其四周进行缝纫固定,保证两层基底织物上的传感单元的位置始终处于重合状态。传感点阵列的行列间距影响系统的整体分辨率,当行列间距较小时,系统分辨率提高,但是当受外力作用时,相同区域内被导通的传感单元数量较多,各传感单元之间形成的串并联通路会降低系统的测量精度;当行列间距较大时,系统分辨率降低,可能遗漏某些关键压力特征。本文选择传感点阵列的行列间距为 10 mm,系统的分辨率和精度能够满足对日常生活中物体、人体臀部、人体足底等压力的测量要求。图 3(a)为传感点表面的扫描电镜图,可以看出碳黑较为均匀地分散于聚氨酯基体中。图 3(b)为传感点横截面的扫面电镜图,可以看出经过两次印刷,碳黑聚氨酯混合溶液干燥后形成的压力敏感材料已完全覆盖在导电纱线表面。1.2 传感系统搭建织物压力传感阵列制备完成后,基于 ESP32 DEV Module 微控制器设计了压力分布传感阵列的数据采集模块。其中,主控芯片控制多路复用器完成对每条传感通路的切换,然后通过分压法测量传感单元的电压值作为模拟数字(AD)转换的输入,11第 2 期陈俊鹏 等:层叠式织物压力分布传感系统的构建及测试 图 3 传感点扫描电镜照片Fig.3 Scanning electron microscopic images of the sensing points由主控芯片将电压值转换为电阻值,随后根据电阻与压强的关系将电阻值转换为对应的压强值,由无线通讯模块将数据上传至上位机。为保证系统整体轻便柔软、组装便捷、连接稳定,基底织物上的导电纱线与数据采集模块间的连接方法需进行合理设计。目前常见的连接方式有杜邦线、柔性电路板(FPC)、导电尼龙扣等。本文采用FPC 进行连接,如图 4(a)所示,数据采集模块通过FPC 和缝制的导电纱线进行连接,FPC 各通道的间距为 2.54 mm,各通道与镀银导电纱线连接的一端预留直径为 1 mm 的过孔。由于制备的织物压力分布传感阵列的输入和输出通道均为 32 条,缝制导电纱线时已将 32 条输入输出通道各分为 2 组,每组中各条通道间距为 2.54 mm,与 FPC 各通道间距一致。将缝制的各导电线路与 FPC 上预留的过孔中心一一对齐后,采用不导电的涤纶缝纫线将两者进行手工缝纫,实现稳定连接固定。图 4(a)中示出的织物压力传感阵列与数据采集模块连接完成的样品不便于直接应用到实际生活中,而是需要将织物压力传感阵列、FPC 和数据采集模块进行封装,以对其提供机械保护,同时可以使系统更加美观。图 4(b)示出了封装完成的织物压力分布传感系统。其整体由 6 层结构叠合组成:核心部分为两层织物构成的织物压力传感阵列;在其上方和下方分别增设一层防水透气膜,以为传感阵列提供防水保护;底层为硅胶垫,用以提升传感系统的整体平整性;最上层为一针刺无纺织物层,材质为涤纶纤维,用于对整个系统进行覆盖并与人体产生直接接触。除传感阵列层外,其余 4 层结构均可起到保护作用,提升了压力传感系统的工作可靠性与耐用性。当有外力施加于白色有效传感区域内时,可实现对压力数据的采集与上传。1.FPC;2.数据采集模块;3,11.下层基底织物;4,10.上层基底织物;5.传感单元;6.镀银导电纱线;7.针刺无纺布;8.有效传感区域;9,12.防水透气膜;13.硅胶垫图 4 织物压力分布传感系统封装前后的实物照片Fig.4 Images of the fabric pressure distribution sensing system before and after encapsulation21现代纺织技术第 32 卷2 织物压力传感单元性能测试为评估压力传感单元的电力学性能和工作稳定性,制作了含有单个传感单元的压力传感织物叠层,对其进行了实验测试与分析。如图 5 所示,测试平台由电动拉压力试验仪(ZQ-990LB)、CR 数字电桥(TH2832)和计算机组成。将试样置于测试平台上,对传感单元表面施加压力载荷,探究其电阻随压力的响应规律。1.计算机;2.电动拉压力试验仪;3.LCR 数字电桥;4.机械压头;5.传感单元图 5 压力传感单元的测试Fig.5 Testing of pressure sensing units2.1 压力-电阻响应特性在静置未施压状态下,印刷在上、下基底织物上的传感单元部分轻微接触,产生较大阻值(20 M),几乎处于断路状态;当施加压力后,两个传感单元部分接触程度加强,测量到的初始阻值约为 15 k。图6(a)示出了传感单元的电阻在 063 kPa 压强范围内的加载-卸载响应曲线。在加载过程中,两个传感单元接触并产生初始阻值,随着压强的增加,传感单元接触程度增强,并且受压变薄,传感单元中形成的导电通路增多,导电能力显著增强,传感单元的电阻值在 0 50 kPa 范围内呈现快速下降趋势,当压强超过 50 kPa 后导电通路趋于饱和,电阻值变化较小,最低响应电阻在 0.8 k 左右,卸载时则产生相反的变化规律。由图中可以看出,在加载与卸载过程中,传感单元的电阻随着压强的变化,信号输出一致性较高。传感单元采用柔性压敏材料制备而成,卸载回弹过程存在一定的迟滞性,造成卸载曲线略微滞后于加载曲线,但整体上信号输出依旧较为稳定。研究发现,传感单元电阻值的倒数与压强近似呈线性关系。对图 6(a)中的加载响应曲线进行非线性曲线拟合,得到电阻与压强关系表达式(1):y=cax+b(1)式中:y 为电阻值,k;x 为压强值,kPa;a=0.05043;b=0.10648;c=1.80121,上式拟合优度的确定系数达到了 0.99317。灵敏度是传感器对外界作用力变化的响应程度,对是否能够对输入信号实现高精度采集起到重要影响。压阻型传感器的灵敏度计算式(2):S=RR0P(2)式中:S 为灵敏度,kPa-1;R 与 R0分别为电阻变化值与初始电阻值,k;P 为压强变化值,kPa。图 6(b)为压强在 063 kPa 范围内加载与卸载的过程中传感单元的相对电阻变化曲线。可以看出,在 010 kPa 压强范围内,相对电阻变化增加较快,灵敏度较高,在 2 3 kPa 范围内灵敏度为2.203 kPa-1;在 10 50 kPa 压强范围内,相对电阻变化相对稳定,17 24 kPa 范围内灵敏度为0.065 kPa-1;在 5063 kPa 范围内,相对电阻变化变动较小,但传感单元对压力变化仍有一定的响应。31第 2 期陈俊鹏 等:层叠式织物压力分布传感系统的构建及测试图 6 压力传感单元的压力-电阻响应特性Fig.6 Pressure-resistance response characteristics of pressure sensing units2.2 循环工作稳定性压力传感单元的循环工作稳定性也是衡量其性能的重要指标。为对传感单元的工作稳定性和耐久性进行研究,在测试平台上对传感单元施加063 kPa 的周期性载荷,循环测试周期为 500 次,记录该过程中输出信号的响应结果,如图 7 所示。可以发现,传感单元在整个测试过程中能够持续地输出电阻变化信号,输出信号的谷值能够非常稳定地保持一致,峰值有小范围的波动。由于传感单元为两层结构,每次卸载后传感单元上、下两部分的接触状态会有所变化,导致各周期的电阻峰值有轻微的波动,但整体上并未产生明显的漂移。综上可知,传感单元能够对外界信号作出稳定的响应,具有良好的工作稳定性和耐久性。图 7 周期性压力加载下传感单元的电阻变化测试结果Fig.7 Resistance change test results of sensing unit under periodic pressure loading3 织物压力分布传感系统的测试为能够直观地显示织物压力分布传感系统所检测到的物体施加在其上的压力分布结果,本文利用图形化软件 LabVIEW 搭建了图形可视化系统界面。数据采集模块通过式(1)将电阻值转换成对应的压强值,然后绘制出压力分布云图。在此基础上分别对静置未施压、多点施压、条状物体施压、环形物体施压和人体臀部施压 5 种情况进行测试,结合电阻与压强的对应关系式(1)绘制相应的压力分布云图,如图 8 所示。从图 8(a)中可以看出,在静置未施压状态下,压力分布云图显示为均一的深蓝色,表明传感单元在未收到外界压力信号输入的情况下没有信号输出,这表明初始状态下系统中传感单元的一致性较好。图 8(b)示出的多点施压情况下,系统可准确呈现各受力点位置,同时通过压力云图上的颜色变化可判断所施加压力的大小。图 8(c)和图 8(d)两种情况中,系统通过对压力分布结果的展示,可呈现出被测物体的轮廓,但也可以看到云图中出现了颜色变化不均匀和部分“重影”的现象,这可能是由于最上层的覆盖织物层的存在,使得在某个或多个传感单元被导通时,其周围的传感单元也会被导通,对测量精度产生一定影响,后续将进一步研究其补偿和改进的方法。图 9(a)和图 9(b)分别示出了一名成年人的直立坐姿和直立坐姿下的臀部压力分布情况,从检测结果可以看出,重心主要集中在臀部,在中间两处存在明显的颜色梯度变化,为人的坐骨与织物压力分布传感系统接触的区域,系统可以呈现出标准坐姿下的臀部压力分布情况。在人体久坐倾斜、翘腿等姿态下压力集中区域会产生差异,可判断其是否为标准坐姿,及时帮助人们纠正不良坐姿,预防疾病。整体结果表明,织物压力分布传感系统能够较好地呈现出被测物体的压力分布情况,具有双层叠合结构的织物压力传感阵列各传感单元初始状态下的一致性较好,仅在受力区域才会有信号输出,未受力区域未发生信号变化。相比在单层织物基底上制备的压力传感阵列,通过双层叠合结构的织物压力传感阵列设计,减轻了各传感单元之间形成串并联通路而产生的噪声干扰。该系统可以应用到人体坐姿监测、足底压力监测、人体跌倒检测等领域,实现预防疾病、健康监测的目的。41现代纺织技术第 32 卷图 8 织物压力分布传感系统在不同施压情况下的实际测试结果Fig.8 Actual test results of the fabric pressure distribution sensing system under different pressure conditions 图 9 织物压力分布传感系统在人体直立坐姿下的测试Fig.9 Testing of the fabric pressure distribution sensing system in upright sitting posture of human body4 结 论本文以柔性织物为基底,采用缝纫导电纱线和印刷传感单元的方式制备了两层叠合结构的织物压力传感阵列,结合封装织物层以及数据采集模块搭建了织物压力分布传感系统。利用搭建的测试平台对传感单元的电力学性能进行测试。结果表明,随着压强在 0 63 kPa 范围内增大,传感单元电阻值由初始时的 15 k 快速下降到 0.8 k,传感单元电阻值的倒数与压强近似呈线性关系,压阻响应特性良好;经过 500 次循环压力测试,传感单元的电阻的峰值和谷值没有出现漂移现象,表明其可对外界信号作出稳定的响应。基于采集的数据,实现了压力分布云图的绘制,在未施压、多点施压、条状物体施压、环形物体施压和人体臀部施压 5 种情况下,织物压力分布传感系统较好地51第 2 期陈俊鹏 等:层叠式织物压力分布传感系统的构建及测试呈现了被测物体所施加压力的分布情况,发现未受压区域不会因串并联通路的存在而产生显著的噪声干扰,表明采用双层叠合结构的压力传感阵列中传感单元的一致性较好。参考文献:1 李润,韩啸,曾琦,等.便携式人体压力分布测量系统研制J.机电技术,2022,45(3):2-4.LI Run,HAN Xiao,ZENG Qi,et al.Development of portable human body pressure distribution measurement systemJ.Mechanical&Electrical Technology,2022,45(3):2-4.2 LI J,MA Q,CHAN AH,et al.Health monitoring through wearable technologies for older adults:Smart wearables acceptance model J.Applied Ergonomics,2019,75:162-169.3 韩志清,杨晓红,邱昀梵,等.柔性压力传感器在智能纺织品中的应用J.棉纺织技术,2020,48(4):79-84.HAN Zhiqing,YANG Xiaohong,QIU Yunfan,et al.Application of flexible pressure sensor in smart textilesJ.Cotton Textile Technology,2020,48(4):79-84.4 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Preprocessing MethodD.Shanghai:Donghua University,2023.61现代纺织技术第 32 卷Construction and testing of laminated fabric pressure distribution sensing systemCHEN Junpeng1,WANG Xiaodong1,ZHANG Jikang1,L Peng2,PEI Zeguang1(1.College of Mechanical Engineering,Donghua University,Shanghai 201620,China;2.Jinan Boshen Garden Engineering Co.,Ltd.,Jinan 250101,China)Abstract:With the development of the Internet of Things and sensing technology people have designed pressure distribution sensing systems based on the fabric pressure sensing array realized human-machine intelligent interaction completed the measurement and analysis of the pressure distribution data of the human body or object and applied them to the fields of attitude monitoring classification and recognition.At present the pressure distribution sensing systems can be divided into wearable ones and non-wearable ones.Among them the non-wearable pressure distribution sensing system does not need to be worn during use.It is convenient to integrate with other technologies and has high scalability.It is favored by many researchers and shows broad application prospects in intelligent medical treatment rehabilitation nursing and motion detection.However the pressure distribution sensing system still faces many challenges in preparation and use such as complex manufacturing process difficult-to-achieve large-scale production limited use in fixed workplaces and crosstalk effects.To facilitate the application of the pressure distribution sensing system to various occasions and reduce the crosstalk effect in this study a two-layer laminated fabric pressure sensing array was prepared and a laminated fabric pressure distribution sensing system was constructed by combining the fabric packaging layer and the data acquisition module.The fabric pressure sensing array is composed of two layers of substrate fabric silver-plated conductive yarn and sensing unit.The upper layer of the substrate fabric was stitched with silver-plated conductive yarn at equal intervals in the weft direction and the lower layer of the substrate fabric in the warp direction and the pressure-sensitive material was printed.The two layers of fabrics were stacked orthogonally with conductive yarns to form a sensing unit at the intersection of warp and weft conductive yarns.To facilitate the application of the fabric pressure sensing array to various occasions it was encapsulated with a stacked fabric packaging layer to provide mechanical protection.The data acquisition module of the pressure distribution sensor array was designed to complete the data acquisition and upload and a reasonable flexible circuit board was designed for the connection between the conductive yarn on the substrate fabric and the data acquisition module.The electrical and mechanical properties of the sensing unit of the fabric pressure distribution sensing system were experimentally studied and the constructed fabric pressure distribution sensing system was tested.It is found that the reciprocal of the resistance value of the sensing unit is approximately linear with the pressure and the piezoresistive response characteristics are good.After 500 cycles of pressure tests the sensing unit can respond stably to external signals.Based on the collected data the pressure distribution cloud map is drawn.Under four different conditions the fabric pressure distribution sensing system can better present the distribution of the pressure applied by the measured object.The pressure sensing array with double-layer superimposed structure makes the initial state of each sensing unit in the system more consistent which can effectively reduce the noise interference introduced by the series-parallel path between the sensi