PVDF應(yīng)力傳感器的制作及壓電特性的實驗研究.pdf

1、PVDF(Polyvinylidene Fluorde)壓電薄膜自作為傳感器以來，以其靈敏度高、成本低、厚度薄、耐腐蝕、頻率響應(yīng)范圍寬、易于切割和布設(shè)以及穩(wěn)定性好等特性，成為目前研究內(nèi)容、應(yīng)用十分廣泛的傳感材料。本文從研究PVDF壓電薄膜的基本原理、制作工藝、封裝技術(shù)丌始，依次使用立式Hopkinson壓桿、分離式Hopkinson壓桿和一級輕氣炮從低壓到高壓進行標(biāo)定，并繪制出標(biāo)定曲線。
　　 國內(nèi)，PVDF壓電薄膜的研究都是以

2、實驗室為單位進行，制作的PVDF應(yīng)力傳感器形狀和厚度各異，沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；并且缺少20MPa以下和一維應(yīng)變下的標(biāo)定曲線；研究PVDF傳感器的封裝技術(shù)，對封裝結(jié)構(gòu)的組成、封裝材料的選擇和封裝的工藝都做出了明確的闡述；實驗室建立了一套立式Hopkinson壓桿系統(tǒng)，使用自制的PVDF應(yīng)力傳感器進行低應(yīng)力的標(biāo)定試驗，繪制了應(yīng)力值在20MPa以下低應(yīng)力標(biāo)定曲線；利用分離式Hopkinson壓桿標(biāo)定PVDF應(yīng)力傳感器，繪制了范圍為30-50M

3、Pa標(biāo)定曲線；使用一級輕氣炮研究PVDF薄膜在一維應(yīng)變下的特性曲線，動態(tài)沖擊的壓電特性，繪制了一維應(yīng)變下應(yīng)力范圍為100-450MPa的標(biāo)定曲線；擬合靈敏度系數(shù)K值分別為14.96 pc/N、13.21 pc/N和11.9pc/N。由標(biāo)定結(jié)果可知，隨著應(yīng)力的增加，靈敏度系數(shù)逐漸減小，但在一定的壓力范圍內(nèi)，保持良好的線性。加載速率、應(yīng)力狀態(tài)、溫度以及傳感元件的尺寸都不同程度的影響傳感器的K值，定量分析有相當(dāng)難度。新制作的傳感器應(yīng)根據(jù)實際狀

4、況相近的標(biāo)定K值。利用標(biāo)定曲線分別使用分離式Hopkinson壓桿和輕氣炮測試高聚物材料-聚丙烯；在SHPB試驗上由應(yīng)變片記錄得到的波形和PVDF傳感器得到的波形形狀相同，但后者的應(yīng)力值略大于前者應(yīng)力值，主要是由于PVDF傳感器的原始波形的振蕩部分被認(rèn)作為加載，使積分面積增加：本文中輕氣炮試驗得到的數(shù)據(jù)與文獻(42)使用粒子速度計得到的數(shù)據(jù)，共同計算得到聚丙烯的Hugoniot參數(shù)接近文獻(38)給出的材料參數(shù)。
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