基于PVDF的装药水下爆炸能量近场测试技术与实现

为了提高水中兵器爆炸毁伤能力评估的准确性,解决现有技术方法无法准确反映近场爆炸能量的问题,开展基于聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)的爆炸能量近场测试技术研究;利用PVDF薄膜优异的压电性能设计近场压力传感器,并开展水下爆炸试验验证了冲击波压力采集系统的可行性。结果表明,所设计的传感器具有优良的绝缘防护和隔热效果,实现了亚吉帕级压力测量,适用于装药水下爆炸能量的近场测量;压力测量系统能在3.4倍装药半径位置处采集到峰值达500 MPa的完整压力时程曲线,测量结果与Josef Henrych经验公式计算结果的最大偏差为7.3%,最小偏差为0.3%;基于试验测量的近场压力时程曲线,得到TNT炸药在3.4倍装药半径处的平均比冲击波能为0.991 MJ/kg,验证了设计的PVDF压电薄膜传感器适用于精确测量装药的近场水下爆炸能量。研究成果可为装药水下爆炸能量精确测量提供重要方法。

Preparation and Characterization of Polymeric PVDF/PDDA Ultrathin Films

A new method for the production of nanoscaled polymeric multilayer films of ferroelectric PVDF is presented.The ultrathin multilayer films of poly diallyldimethylammonium chloride (PDDA) and polyvinylidene fluoride (PVDF) have been prepared on fuzed quartz substrate by the layer-by-layer self-assembly (LbL-SA) method.The PDDA/PVDF multilayer films with the thickness of 30 nm to 150 nm have been characterized by quartz crystal microbalance (QCM) and infrared spectra (IR) The QCM reveals that the alternant ultrathin films of PVDF and PDDA are well order assembled.The electric property of the ultrathin PDDA/PVDF multilayer films at room temperature is investigated.Experimental results show that property of ultrathin films differed from that of the thick films.

电泳沉积PVDF/Al/CuO复合含能薄膜及其燃烧性能研究

基于含氟聚合物的强氧化及含氟量高的特性,以聚偏二氟乙烯(PVDF)为代表,通过电泳技术,采用石胆酸(LCA)作为表面活性剂,制备了PVDF/Al/CuO有机/无机杂化含能薄膜,并对其组分、结构、形貌及含能特性进行了系统的表征。结果表明:PVDF电泳沉积过程中石胆酸的最佳添加剂量为3mL(1wt%);当PVDF添加量为2wt%时,PVDF/Al/CuO复合薄膜的燃烧性能最好,热释放能量达3924J/g,远远高于Al/CuO的热释放能量。产生上述实验结果的主要原因是PVDF本身具有氧化特性,能够与铝发生化学反应,释放热量;此外,PVDF热分解产生的氟能够腐蚀铝表面的钝化膜,进而释放活性铝,极大提升了Al/CuO体系的能量释放效果。

联合收获机谷物损失测量PVDF阵列传感器设计与试验

实时监测谷物收获时的损失率具有重要意义。采用聚偏二氯乙烯(PVDF)压电薄膜作为传感器敏感材料,设计了阵列式PVDF传感器及相应的信号调理电路,同时利用该传感器得到了籽粒损失的空间分布。分别选择3种不同含水率的水稻籽粒进行试验并给出了试验测试结果,结果表明不同含水率的水稻样品,传感器的测量误差均在5%左右。

国产PVDF压电薄膜的冲击加载及卸载响应研究

对两种厚度的国产PVDF压电薄膜,用轻气炮和激波管进行了冲击加载应力 电荷曲线的标定,并与其它若干种国内外的PVDF标定曲线进行了对比和分析;采用阶梯卸载和同时测量质点速度的方法,研究了PVDF压电薄膜的冲击卸载响应特性,发现有明显的滞后效应存在。

PVDF薄膜的极化及其电性能研究

利用傅里叶红外光谱(FTIR)、示差扫描量热分析(DSC)、电滞回线和漏电流的分析,研究热极化和电晕极化对PVDF薄膜电性能的影响。结果表明,热极化和电晕极化都可以提高PVDF薄膜的铁电性能,但是不同的极化温度、极化电场强度和极化时间使得PVDF薄膜具有不同的漏电流性能。在强电场作用下,热极化的温度更高,时间更长,偶极电荷的沿电场取向更完全,晶型向晶型的转变更彻底,因此剩余极化值、结晶度和晶型的含量均高于电晕极化后的薄膜。热极化中注入的空间电荷主要被PVDF的深阱俘获;而电晕极化过程中大量的空间电荷被聚合物材料的浅阱俘获。浅阱俘获的空间电荷稳定性要弱于深阱中的电荷,因此电晕极化的PVDF薄膜的漏电流需要更长的稳定时间。

PVDF压电薄膜的结构、机理与应用

简要论述了聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜材料的结构与性质,介绍了薄膜压电性产生的机理及其制备方法,概述了PVDF压电材料的应用。

基于PVDF的金属构件裂纹监测研究

利用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜响应快、可用于面监测的独特优点,对金属构件的裂纹萌生与扩展、断裂全过程进行了监测实验研究。PVDF压电薄膜监测的裂纹信号出现明显的脉冲特征,通过分析该特性信号表明,PVDF可方便地捕捉到构件裂纹萌生与扩展的瞬间信号,可为结构的安全评定与损伤定位提供可靠的信息。

基于PVDF的拉伸状态下平板结构表面裂纹损伤检测实验研究

针对处于拉伸载荷作用下的平板结构表面裂纹,提出一种利用PVDF(polyvinylidene fluoride)压电薄膜测量结构表面裂纹深度的实验方法。首先,从无限体埋藏裂纹表面法向位移间断的解析解入手,推导结构表面裂纹张开位移和深度之间的关系表达式,并通过三维有限元数值分析对表达式进行验证。其次,将PVDF压电薄膜直接粘贴在表面裂纹上,采用非接触式静电电压表测量薄膜表面因裂纹张开位移产生的感应电压,从而反推出裂纹张开位移量,并进一步根据已建立的关系表达式计算表面裂纹深度。最后制作一个表面半椭圆片状裂纹模型,通过实验对提出的测量方法的可行性及精度进行验证。文中提出的方法目前只能应用于平板结构表面裂纹在均匀拉伸状态下的深度测量,因为该方法的理论基础是基于均匀拉伸载荷作用下的埋藏裂纹表面法向位移间断的解析解,并只对平板结构形式的边界效应系数进行研究。

PVDF压电薄膜振动传感器及其信号处理系统

建立了测量振动的ＰＶＤＦ压电薄膜敏感元件的等效模型与传感方程，介绍了测量信号处理系统的结构、功能和用于机敏柔性梁上的实验结果，并给出了与加速度传感器测量结果的比较。

PVDF计在水中爆炸近场压力测试中的应用

为得到炸药水中爆炸冲击波在一定近场范围内的压力剖面曲线和峰值压力随传播距离的衰减规律,采用在炸药起爆轴线上布置4个PVDF计测量冲击波压力以及在相同实验情况下对炸药轴线上冲击波轨迹进行高速扫描的方法,研究了PVDF计测试近场压力的可行性。结果表明,PVDF计可以用于水中爆炸近场冲击波压力的测量,在量程允许范围内,能得到较准确的冲击波压力峰值;在冲击波强度小于4GPa的情况下,得到了冲击波的压力衰减历程,获得近场压力剖面曲线,对评估舰船抗爆性能具有重要意义。

自制PVDF薄膜压力传感器标定

PVDF(聚偏氟乙烯)及其共聚物压电计具有响应快、灵敏度高、测压范围宽等特点,是一种理想的冲击压力传感器。该文利用PVDF压电薄膜自制薄膜传感器,并进行落锤动态标定实验,实验结果表明,该薄膜传感器具有相当高的线性拟合度和较好的重复性,可以用于低压段冲击波压力测量。

PVDF压电薄膜在足底压力测量中的应用

根据测量的需要,该文将聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜应用于足底压力测量。以16点PVDF压电薄膜传感器阵列为例,详细介绍了PVDF压电薄膜的工作原理及其传感器阵列的制作过程,并设计出相应的信号调理电路,给出了实验测试结果。实验表明,PVDF压电薄膜具有较好的灵敏度、稳定性及重复性,能可靠采集到足底压力信号,适合于足底压力测量。

PVDF土压力传感器

为适应土中动态压力测试的需要,研制了PVDF土压力传感器;介绍了传感器的测压工作原理及传感器的结构,并给出了传感器在某爆炸冲击试验中的应用情况;试验表明,PVDF压力传感器适合于爆炸荷载作用下土中压力测量。

弹底发射装药挤压应力测试的PVDF传感器研究

对发射环境下大口径火炮弹底发射装药挤压应力的准确测量是发射安全性研究的关键。本文设计并实现了某型大口径火炮弹底发射装药挤压应力聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器,使用Multisim电路仿真软件对PVDF传感器放大电路进行仿真研究,并利用动态挤压试验装置进行了该新型弹底传感器标定试验,试验获得了该新型传感器的灵敏度系数,进行了新型传感器与通常力传感器的测试对比试验并利用新型传感器进行了膛内弹底发射药挤压应力测试试验,结果表明,该PVDF传感器具有灵敏度高、价格低、性能可靠、能大面积测试的特点,为发射安全性研究提供了新的测试手段。

谐振频率可调式PVDF膜声频定向换能器

提出了一种谐振频率可调的聚偏二氟乙烯(PVDF)膜声频定向换能器的结构设计方案,用以解决困扰声束扬声器输出功率低的问题,并通过理论研究给出了该类换能器主要设计参数的理论计算公式。实际制作出的换能器频率测试结果表明,采用该方法能得到符合预期设计要求的较为精确的换能器谐振频率,这对于缩短声束扬声器的研发周期、降低开发成本、提高输出功率都具有较为重要的意义。

基于LabVIEW的PVDF压电薄膜触滑觉识别系统

利用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜的柔性特点和压电敏感特性,设计并构建了基于LabVIEW的PVDF触滑觉识别系统,该系统由传感器,信号采集模块及LabVIEW信号处理显示3个模块组成。该文分别设计了触、滑觉传感器、信号调理电路及LabVIEW人机对话窗口,并进行了触、滑觉识别实验。实验结果表明,该系统能灵敏、准确的识别触觉和滑觉。

PVDF触滑觉传感器结构及其调理电路设计

应用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜作为敏感材料,通过结构设计增加PVDF薄膜传感器的微振动信号响应,制作了新型触滑觉传感器。采用CA3140作为电荷放大器对PVDF压电薄膜传感器的电荷变化进行放大,再通过电压放大、工频陷波及低通滤波处理,调理分辨出直观的触觉信号和滑觉信号。测试结果通过示波器观察可明显分辨出触觉信号和滑觉信号。

PVDF薄膜在空间碎片撞击监测中的应用研究

PVDF薄膜由于响应速度快、抗毁伤效果好、无功耗等特点,在空间碎片撞击监测中的应用越来越广泛。针对PVDF击穿时的去极化效应现象,研制了遥控穿孔装置,用于模拟大尺寸碎片撞击损伤情况,开展了一系列不同环境下的去极化效应试验,获得了PVDF薄膜在常温、低温环境下的信号特征和变化规律,验证了在真空高低温循环环境下的耐久性,为PVDF薄膜在大尺寸空间碎片撞击监测中的应用奠定了基础。

PVDF-LiClO_4高分子快离子导体膜的制备工艺研究

制得了室温离子电导率达６．９４×１０－４Ｓ＼ｃｍ的聚偏氟乙烯－高氯酸锂高分子快离子导体膜，考察了载流子的浓度、添加剂的性质、用量及膜亚微观结构形态、凝聚态性能对其电导率的影响，初步探讨了不同情况下载流子的传导机理，表明了以聚偏氟乙烯为载流子传导基质可望获得性能良好的高分子快离子导体膜。