PVDF压电传感器的设计及其试验研究

论文题目: PVDF压电传感器的设计及其试验研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 环境工程

作者: 赵东升

导师: 姜哲

关键词: 压电薄膜,传感器,振动测量,加速度传感器,结构声强

文献来源: 江苏大学

发表年度: 2005

论文摘要: 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。

论文目录:

第1章 绪论

1.1 传感器的基本概述

1.2 振动测量中压电传感器

1.3 PVDF压电薄膜

1.4 PVDF压电薄膜传感器研究现状

1.5 结构声强的测量的研究现状

1.6 论文的主要工作

1.6.1 新型传感器的设计和制作

1.6.2 实验验证传感器的可行性

1.7 论文主要内容及安排

第2章 压电材料与压电方程

2.1 压电效应

2.2 常见的压电材料和它们的压电方程

2.2.1 石英晶体

2.2.2 压电陶瓷

2.2.3 压电聚合物

2.3 PVDF压电薄膜

2.3.1 PVDF的组成及其压电性能

2.3.2 PVDF压电薄膜的实验室制备

2.3.3 PVDF压电薄膜的响应

2.3.3.1 静态响应

2.3.3.2 动态响应

2.4 PVDF压电薄膜压电方程的推导

2.4.1 PVDF压电薄膜的压电方程

2.4.2 PVDF压电薄膜制作传感器的理论分析

2.4.3 问题讨论

2.5 本章小结

第3章 PVDF压电传感器的设计

3.1 梁的弯曲波

3.1.1 振动梁的基本物理量

3.2 传感器的设计

3.2.1 形状设计

3.2.2 正弦传感器的设计

3.2.3 余弦传感器的设计

3.3 正余弦传感器测量物理量的原理

3.4 本章小结

第4章 正余弦传感器的制作和测量电路

4.1 正余弦传感器的制作

4.1.1 压电薄膜的特性

4.1.2 传感器的实验室制做工艺

4.1.3 要注意的几个问题

4.1.4 传感器的参数

4.2 正余弦传感器的测量电路

4.2.1 PVDF压电薄膜的等效电路

4.2.2 正余弦传感器的测量电路

4.3 本章小结

第5章 实验及数据分析

5.1 实验的准备

5.1.1 实验的主要仪器设备

5.1.2 实验的标定

5.2 实验及数据分析处理

5.2.1 位移、速度和加速度等

5.2.2 正余弦形状 PVDF传感器配对使用(测量结构声强)

5.2.2.1 加速度传感器测量结构声强

5.2.2.2 正余弦传感器配对测量结构声强

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 课题展望

致谢

参考文献

在校期间发表论文

发布时间: 2005-10-18

参考文献

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• [4].基于PVDF压电薄膜传感器的呼吸信号检测系统研究[D]. 徐智俊.福州大学2016
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