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PVDF压电传感器的设计及其试验研究

赵东升  
【摘要】:传感器技术是现代科技的前沿技术,是现代信息技术的三大支柱之一,其水平的高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。PVDF压电薄膜是一种新型的高分子聚合物型传感材料,利用PVDF压电薄膜的压电特性,设计制作各种传感器来满足不同的测量要求已经成为当今人们研究的一个热点,国内外许多科研人员已经利用PVDF压电薄膜做出了许多成功的应用。 本文利用PVDF压电薄膜独特的积分特性,设计制作了正弦形状和余弦形状传感器,它们单独使用,正弦形状的PVDF传感器可以用来测量梁振动的位移、速度、加速度、应变、应力、弯矩;余弦形状的PVDF传感器可以测量振动梁的角位移和剪力;配对使用它们,可以用来测量梁的结构声强,用它们测量结构声强时不会产生有限差分误差。并且由于传感器的质量相当轻,对被测量的结构几乎不产生附加影响。 传感器的制作是利用的28um厚的4层结构的PVDF压电薄膜,传感器表面电极形状的制作用了剪切加丙酮腐蚀的方法,保证了传感器有一定的非金属化的边缘。对于电极的引出,我们的设计是将传感器上、下电极面引脚错开,引出电极是我们比较容易做到的穿透式,我们用了压接端子压接和空心小铆钉铆接的两种方法。 最后,在模拟半无限长的钢梁上,利用压电加速度传感器与所设计的正弦形状和余弦形状传感器测量进行比较,实验结果表明,设计制作的正弦形状和余弦形状传感器是适用可行的。


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