气流传感在环境监测、工业安全、航空航天、采矿、海洋勘探以及可穿戴健康监测中具有关键作用，尤其是呼吸动力学实时追踪对疾病早期诊断和长期健康监护意义重大。现有气流传感原理主要包括机械式、热交换式和压阻式：机械式体积大、难集成，热交换式功耗较高且响应可能较慢，而压阻式因可小型化、低功耗和易集成而备受关注。然而，压阻响应极易受到温度、湿度等多物理场干扰，单一压阻气流传感器在10%—50% RH和25—45°C波动下误差可超过100%甚至300%。现有解耦研究多局限于两个物理变量且在相对稳定条件下采用简单线性校准，而真实场景中温度、湿度和气流同时变化，响应强耦合且非线性，准确信号分离仍未被充分解决；此外，多步制造工艺也限制了系统集成与规模化。因此，亟需一种既能系统级解耦多物理场干扰、又具备简化集成制造路径的气流传感平台。
图1 气流传感原理及基于集成LIG的多物理场解耦平台
香港城市大学叶汝全教授、于欣格教授团队报道了一种通过原位激光打印制造的集成石墨烯基传感系统，可同时测量气流、温度和湿度，并利用多物理场解耦模型实现精准、实时的压阻式气流传感。作者首先揭示，独立压阻气流传感器在环境波动下可产生超过100%的测量误差；随后通过靶向表面功能化和微结构工程，分别开发出湿度不敏感的温度传感器、高保真湿度传感器和压阻式气流传感器。将这些组件集成并输入多物理场解耦模型后，系统能够解析分离相互交织的信号，将气流测量误差显著降低至5%以下。该优化平台实现了高精度、低功耗、强集成和实时波动下稳定输出的气流传感，并进一步实现了双参数气流通信；其可扩展、无掩模的激光打印工艺为便携式、多功能传感系统提供了新路径。
图2 鲁棒LIG气流传感系统的分析建模与实时性能研究
该研究开发了一种基于激光诱导石墨烯（LIG）和功能微结构的全集成气流传感系统，直接在柔性印刷电路板（FPCB）上通过原位激光诱导选择性形成多孔、超亲水和氟化疏水微结构，分别用于气流、湿度和温度传感。专用湿度与温度模块提供准确环境输入，并纳入多物理场解耦模型，从而解析分离温度、湿度和气流速度对电阻变化的贡献，使实时动态条件下的测量误差降至5%以下，而未经补偿的LIG传感器误差通常超过160%。该系统响应和恢复可达亚秒级至数秒级，并具有良好重现性和长期稳定性。研究证明环境解耦是实现高精度气流测量的有效策略，也展示了LIG在多功能传感中的可扩展性和普适性；该平台还可通过气流脉冲的持续时间和速度进行双参数信息编码与解码，适用于呼吸监测、可穿戴健康护理、工业过程控制和环境监测等场景。
Zihao Li et al.,Decoupling multiphysics interference for precise, real-time piezoresistive airflow sensing by integrated laser-induced graphene system.Sci. Adv.12,eaee6204(2026).DOI:10.1126/sciadv.aee6204
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