基于复合压电效应的PVDF传感器测量性能调控

为探索低强度冲击波下的柔性测量技术,基于8 mm孔径柔性基底,对聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride,PVDF)传感器开展激波管标定实验,根据实验结果,采用不同粘贴方式为PVDF传感器增加不同厚度的阻尼层,加载不同强度的冲击波后,从信号脉宽、灵敏度系数、过冲信号幅值等方面评估传感器的可靠性。然后加载窄脉宽冲击波验证设计的传感器能适应不同脉宽冲击波的测量。实验结果表明:添加阻尼层能够大幅降低过冲信号幅值,提高传感器测量信号脉宽,提升传感器的频响。STS-400(single-side thickened sensor-400)型传感器在两种脉宽信号加载下均得到较好的测试结果,相对测量误差不大于±12%。对比两种脉宽冲击波加载下的信号发现,PVDF薄膜传感器更适合测试脉宽在10 ms以内的信号。设计的新型PVDF传感器可为测量爆炸冲击波信号提供思路。

基于PVDF传感器和工作曲率变形实现裂纹梁裂纹检测

提出通过压电高分子薄膜PVDF(Polyvinylidene Fluoride)作为传感器直接测量结构的工作曲率变形(Curvature Oper-ating Shape)实现结构裂纹检测。以悬臂裂纹梁为例,首先探讨基于PVDF传感器测量工作曲率变形,并用于结构损伤检测的可行性,然后介绍工作曲率变形用于损伤检测的理论基础,并以PVDF压电薄膜作为传感器,提出只通过损伤后结构的频率响应函数,直接得到工作曲率变形和损伤指标。最后通过对一条裂纹和两条裂纹悬臂梁的损伤检测实验,证明该方法在梁结构损伤识别和健康监测中的有效性,并且识别过程不需要健康结构的振动信息。

PVDF传感器动态压电特性的试验研究

通过试验研究了国产PVDF应变传感器在0．1—30Hz频率范围内的压电特性，分析振动频率较低时，PVDF的应变与电荷放大器输出电压之间有相位差的原因。由幅频特性及相频特性曲线可以看出，较小的相位差对简谐振动测试信号影响不大，但对于随机信号，可能会造成波形畸变。所以要尽量选择低频特性好的电荷放大器与PVDF压电材料配套使用，以减小随机信号测量波形的畸变。

PVDF传感器和WSN的振动信号测量系统

为了满足振动传感器阵列对多点信号实时传输的要求,研制了一种基于压电薄膜(PVDF)传感器以及无线传输的振动信号测量系统。该系统包含振动信号采集模块及主控单元,前者集成了振动信号调理电路、ATmega8A微处理器以及nRF24L01无线传输模块,用于采集来自PVDF传感器的振动信号以及实现信号调理和无线传输功能;后者包括Cortex-M3微控制器、SD卡和无线接收模块,用于实现传感器数据的接收和存储。实验结果表明,本系统能够实现准确的振动信号测量以及实时、可靠的数据传输。

用PVDF传感器测量梁的振动功率流

研究了在远场条件下 ,用PVDF传感器测量梁结构的振动功率流 用传统的加速度传感器测量振动功率流时 ,不可避免地产生有限差分误差 ,而PVDF薄膜是一种新型压电高分子材料 ,根据其积分特性 ,在理论上设计出两种形状的PVDF传感器 ,用它们测量功率流 ,结果中不会出现有限差分误差 通过试验验证了PVDF传感器测量梁结构振动功率流是可行的 试验结果表明 :PVDF传感器不仅可以精确地测量功率流 ,而且还能够直接得到测量点的位移 (速度或加速度 )。

基于PVDF传感器的阶梯梁实验模态分析

以两端固定阶梯梁为例,采用多点激励、单点测量方法通过矩形聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜传感器进行实验模态分析,并与数值计算结果和小质量加速度计实验结果进行对比。理论计算和实验表明:PVDF传感器可以代替传统的加速度计进行实验模态分析,对阶梯梁模态分析效果很好,并且PVDF传感器具有连续分布式、质量轻、频响宽、价格相对低廉等优点。

PVDF传感器的设计及在振动测量中的应用

聚偏氟乙烯 (PVDF)是一种新型压电高分子材料 ,它具有独特的压电效应 ,近年来广泛用于振动控制领域。文中通过设计正弦和余弦形状 PVDF传感器 ,用于测量振动参数。并以测量一维悬臂梁的位移和功率流为例进行了证实 ,结果表明 PVDF传感器测量更方便、应用更广泛 。

通过PVDF传感器测量振动板结构的声辐射模态伴随系数

基于声辐射模态理论进行ASAC控制系统中的一个重要内容就是获得声辐射模态伴随系数。以简支板为例,设计了一种新的PVDF(POLYVINYLIDENE FLUORIDE聚偏氟乙烯)压电传感器,用来测量板的前3阶声辐射模态伴随系数。由仿真计算结果表明,在中低频率,测量第一阶声辐射模态伴随系数时,只需要在板布置两条PVDF传感器即可;测量第二、三阶声辐射模态伴随系数时,可在板上布置多条传感器能得到比较精确的结果。同时PVDF传感器测量的结果与理论相符,说明这种新型PVDF压电传感器的设计是可行的。

基于PVDF传感器及鼾声检测的智能睡枕设计

提出了一种基于PVDF传感器及鼾声检测的智能睡枕设计,其中的PVDF传感器用于检测呼吸时胸部运动产生的震动信号,微型麦克风用于鼾声检测。系统采用STM32单片机对信号进行分析处理,判断鼾声及睡眠呼吸暂停的发生,从而调节睡枕的高度、斜度,改变酣睡者睡姿,降低睡眠呼吸暂停综合征的发生率。通过实验仿真验证了该方法可有效改善睡眠呼吸暂停综合征的发生。

基于PVDF传感器的固体推进剂冲击应力测量

为了测量高速冲击下固体推进剂的应力水平,设计搭建了一套基于PVDF压电膜传感器的应力测量系统;采用分离式Hopkinson压杆对其进行标定,应用有限元软件分析计算了落锤试验中推进剂表面受到的平均应力;对比了推进剂落锤试验实际采集的应力信息,得到了落高和应力的关系曲线。结果表明,所采用的PVDF压电膜通过SHPB标定后得到其压电常数为9.7pC/N;搭建的应力测量系统能满足高速冲击试验的相关需求,应力与电压值满足σ=130 U关系式;推进剂落锤试验与有限元计算结果显示推进剂受到的最大应力与落高的0.5次方成正比。

柔性电子PVDF传感器应力应变分析

为了分析应变隔绝层对有源器件层的应力应变影响,应用ABAQUS分析软件建立了柔性电子PVDF(聚偏氟乙烯)传感器的有限元模型,依据悬臂梁理论,得到柔性传感器在弯矩载荷作用下的应力云图,分析影响应力应变的主要因素。分析结果表明:应变隔绝层的弹性模量值越小,整个柔性PVDF传感器的的应变最大值越大;泊松比对整个模型结构的应变值影响较小。

基于PVDF传感器的底盘自动修复站

设计了一种新设备,旨在检测汽车底盘是否存在裂缝,并自行处理裂缝以确保其安全性能。该设备使用由PVDF制成的传感器作为主要检测设备,并使用由电子系统控制的电焊设备来处理裂纹。当整个工作站都运行时,它将开始工作。在机箱中检测到裂缝时,传感器将生成脉冲信号。通过分析这些信号,将对结构进行全面的安全分析。同时,电子控制系统将开始控制焊接设备,以进行精确的焊接修复处理。该设备集检测、采集和处理功能于一体,可以全面完成底盘的检测和维修工作,提高汽车行驶的安全系数。

基于PVDF柔性传感器的不同介质中冲击波波源测量与频谱分析

目的明确体外冲击波系统冲击头在不同介质界面产生的冲击波波源特征。方法采用冲击气压可调的体外冲击波产生与信号采集实验系统,结合聚偏二氟乙烯(PVDF)柔性传感器,通过实验测量方法研究冲击头在不同介质(仿体组织、水和空气)界面产生的冲击波形,分析波源的时域特征和频谱特性。结果在相同气压冲击下,冲击头在仿体界面和水界面产生的冲击波波形相似,二者与空气界面产生的冲击波波形存在较大差异,空气界面的正负压绝对值明显减小;不同介质中产生的冲击波频谱特性相似,都存在3个明显的峰值频率,仿体、水和空气中调制频率分别为12.2、8.5、7.2 kHz,载波频率基本无变化(82~83 kHz)。不同气压冲击下,冲击头在同一介质界面产生的冲击脉冲波波形差异不大,冲击气压仅影响冲击波幅度,不影响峰值频率。随着冲击气压的增大,介质界面正负压绝对值增大,变化基本呈线性。结论PVDF柔性传感器可以有效测量冲击波波源,不同介质界面产生的冲击波在时域和频域都存在一定差异,不能简单以空气或水中的冲击波传播特性代替生物组织中的传播特性。研究结果可以为冲击波设备的评估和临床冲击波治疗方案的制定提供重要信息。

基于PVDF薄膜柔性传感器脉搏信号检测试验研究

为了检测人体机能信号,采用PVDF薄膜柔性压电传感器,在脉搏振动时检测压力变化。将传感器与手腕处脉搏跳动较强部位贴合,进行脉搏信号检测。利用USB-6008数据采集卡将经过信号放大处理后的脉搏波信号传输给Lab VIEW平台,得到脉搏信号的完整波形。再利用MATLAB平台中小波变换原理对采集到的信号进行降噪,以便得到更加清晰完整的脉搏信号。仿真结果表明,柔性压电传感器产生的最大位移是9×10-6m,产生的最大电势是1.5V;实验结果表明,脉搏信号产生最大电压是0.75V。

应用PVDF压电传感器测量诊断超声在宫腔内的辐照量和腹部软组织声衰减的方法

在超声诊断已成为妇产科和计划生育查孕查环查病的常规首选方法的情况下，其安全性问题更为世人关注。本文叙述应用一个安装在产科器械内的ＰＶＤＦ压电超声传感器测定了两种不同类型的Ｂ超仪在宫腔内产生的声场中的最大正、负声压及其典型声压波形，对５１例测量结果进行了分析。宫内测得的最大正、负瞬时声压值分别达到１．５ｘ１０５Ｐａ和－１．２５ｘ１０５Ｐａ；空间峰值时间峰值声强（Ｉｓｐｔｐ）达１．３２Ｗ／ｃｍ２；最大声强（Ｉｍ）达０．４４Ｗ／ｃｍ２．空间峰值脉冲平均声强（Ｉｓｐｐａ）达０．３１Ｗ／ｃｍ２；空间峰值时间平均声强（Ｉｓｐｔａ）达０．７４ｍＷ／ｃｍ２。１６例测量声压与Ｂ超仪在自由场中测得值相比较，可计算出超声所经过的软组织中的综合平均衰减为１．２４±０．１９ｄＢｃｍ－１ＭＨｚ－１。采用宫腔内直接测量方法获得的诊断超声剂量参数和衰减系数对妇产科超声诊断安全性的研究具有重要参考价值。

PVDF声辐射模态传感器设计中的关键问题研究

利用分布式位移传感材料PVDF薄膜设计声辐射模态传感器,通过检测低阶辐射模态的幅度以获得结构近似的辐射声功率。基于声辐射模态理论和PVDF传感模型,推导了PVDF形状系数理论公式,对设计中的关键问题进行了研究,得出PVDF的形状系数和结构振动模态选取的通用准则,提出分频段设计法解决了形状系数和结构振动模态之间在选取上的矛盾,在此基础上对PVDF传感器进行了优化设计并给出了PVDF对的中心线取值的一般规律,利用声辐射模态的嵌套特性使得输出电荷的放大倍数与频率呈线性关系,并通过实例仿真验证了文中结论。

PVDF传感器在行车挠度检测中的应用研究

在工厂里行车的应用十分普遍,检测其受力产生的挠度变化非常重要,应用PVDF传感器检测行车受力引起的挠度变化是一种操作简单使用范围广的方法,结合行车的结构特点,通过实验分析了当外力作用于试件上,PVDF传感器的输出电压与实际挠度变化的关系.

通过PVDF阵列设计阶梯梁的模态传感器

以两端固支阶梯梁为例,通过高分子压电薄膜(Poly Vinyli Dene Fluoride,PVDF)传感器阵列测量其模态坐标。在该阶梯梁表面均匀黏贴一组相同形状的矩形PVDF薄膜,首先通过实验方法直接测得该阶梯梁的曲率模态,然后把曲率模态作为这组PVDF输出信号的加权因数,从而得到所需的模态坐标。实验结果表明,这种传感器设计方法是可行的,并且PVDF阵列式模态传感器具有在不均匀梁结构表面布置方便,能准确、方便的测出实验曲率模态,不受激励力位置影响,滤波效果好等优点。

PVDF压电传感器及敏感单元设计关键技术

研究了聚偏二氟乙烯(PVDF)柔性压电传感器敏感单元设计关键技术和工艺。通过传感器敏感单元设计、电极制作、极化和封装研究实现功能,结合动态冲击压缩实验,对自主研制的PVDF传感器在不同压力段进行标定和A类不确定度评价,实验数据的A类不确定度优于10%,说明所研制的PVDF压电传感器精度高、重复性好,能够满足0.3~10.0 GPa动态冲击压力测量应用需求。目前产品设计水平已达到6级,后续将进一步开展更高压段有效性的应用设计、温度补偿效应研究和工程化产品设计。

PVDF压力传感器标定及在激光推进实验中的应用

详细介绍了PVDF压力传感器的设计方法和2个等效测量电路。利用SHPB系统对PVDF压力传感器的动态灵敏度进行了标定,结果显示,不同并联电阻对于PVDF压力传感器动态灵敏度的影响不大,但对脉冲推力上升时间的测量结果有影响,选择较小的并联电阻可以获得更逼真的测试信号。