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压电智能材料在流速及流水压力实时监测中的技术研究

李海涛  
【摘要】:PVDF(Polyvinylidene Fluoride,聚偏氟乙稀)压电薄膜是一种重要的智能材料,用PVDF压电薄膜设计传感器是近年来在智能材料/结构领域研究的一个新热点。本文研究了PVDF压力传感器的传感原理,依据PVDF压电智能结构的传感,得到了流速与PVDF压力传感器两极板间电压的关系式,并提出了流水压力和流速的测量方法,实现对流水压力和流速的实时监测。以流速随时间随机变化为例,依据MATLAB对流速、电压和流水压力随时间变化进行了分析,对智能材料/结构的应用进行了有益的探索。 本文对以下几方面作了论述: 1.通过对PVDF压电薄膜压电效应的研究讨论了PVDF压力传感器的传感机理。 2.建立了流水压力作用下河流流速与PVDF压力传感器两极板间电压的关系式,同时给出了PVDF压力传感器的等效电路和测量电路以及对其灵敏度进行了分析讨论。 3.以水下结构物为载体,讨论了PVDF压电智能结构用于流速、水压力测量方面的方法。 4.利用MATLAB软件以流速随时间的随机信号为例,模拟出电压信号和流水压力随时间变化的关系曲线,并分析了流速、压力与电压信号之间的关系,来说明方法的设计思路和有效性。


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