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压电薄膜的应变传感特性研究

PVDF压电薄膜是一种重要的智能材料。本文理论分析了智能材料———PVDF压电薄膜的应变传感机理;研究了PVDF应变传感器的制作与布设工艺;试验研究了PVDF传感元件在准静态和动态响应下的传感特性,得到了PVDF传感元件的电压灵敏度,并分析了PVDF压电薄膜的尺寸对灵敏度的影响。研究结果表明:PVDF传感器具有灵敏度高、线性度好、制作与布置工艺简单、面监测等优点,适用于土木工程结构的健康监测。

基于PVDF压电薄膜的大口径火炮弹底发射装药挤压应力测试方法

发射环境下弹底发射装药承受的挤压应力和挤压破碎过程是发射装药发射安全性依据。基于发射装药膛内燃烧与力学环境试验装置和PVDF压电薄膜,建立大口径火炮弹底发射装药挤压应力PVDF传感器测试方法,并首次用该方法试验获得自然温度和低温条件下的某大口径火炮弹底发射装药挤压应力时间历程,试验结果表明,该方法满足大口径火炮大面积弹底压力测试要求,为发射装药发射安全性研究提供新的测试手段。

基于PVDF压电薄膜的脉搏测量系统研究

根据人体脉搏信号特征,设计出一种脉搏信号测量系统。介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜传感器的工作原理,并设计了相应的信号处理电路。讨论了脉搏信号处理时,为消除人体抖动噪声所采用的平均值滤波法。实验表明,该系统具有较好的灵敏度,能准确获得脉搏信号。

PVDF压电薄膜制作传感器的理论研究

用PVDF压电薄膜设计传感器是近年来在传感器领域研究的一个新热点,通过对PVDF压电薄膜的压电性能的分析,根据弹性力学的薄板理论和压电效应的物态方程,导出PVDF压电薄膜的传感方程,并对偏转角θ的情况进行了讨论;为用PVDF压电薄膜制作传感器提供理论基础。

基于PVDF压电薄膜传感器的超声检测试验

基于PVDF聚偏氟乙烯压电薄膜传感器进行了超声检测方法研究。首先详细介绍了PVDF压电薄膜传感器的传感机理和组成,并根据检测信号的特点设计了信号调理电路;其次利用超声波探伤仪和PVDF压电薄膜传感器搭建了超声无损检测系统;最后,利用检测系统对铝试件进行了检测,验证了该检测方法的可行性。试验结果表明,该检测方法得到的检测信号信噪比高,能够准确定位试件内部的缺陷,适用于缺陷检测。

PVDF压电薄膜用于Hopkinson压杆测量泡沫金属的动态性能

首先对PVDF(polyvinylidene fluoride)压电薄膜在不同温度不同压力作用下的响应进行了系统的试验研究。然后在Hopkinson压杆系统的透射杆之间夹上PVDF压电薄膜,对其动态响应进行了检验。最后应用这个镶嵌PVDF压电薄膜的Hopkinson压杆系统,测试了泡沫铜材料在不同应变率下的应力应变关系。结果表明:(1)PVDF压电薄膜的压电常数D33是随温度和压力而变,实际应用时应对其进行标定;(2)PVDF压电薄膜可有效的用于Hopkinson压杆系统来测试低强度泡沫材料或低阻抗材料的动态响应;(3)当应变率小于0.1/s时,泡沫铜的塑性流动应力对应变率不敏感,在约400/s到5000/s应变率范围,应变小于40%下泡沫铜对应变率也不敏感。但当应变大于约20%,应变率高于400/s时,与低应变率下的值比较,塑性流动应力的应变率敏感性增加。

基于PVDF压电薄膜灵巧手触觉传感器的研究

研制一种可以感知触滑觉的传感器,该传感器由PVDF薄膜制作,因其柔顺的表面及小巧的尺寸使之能粘贴在手指上。信号处理电路对薄膜产生的微弱电荷信号进行转换、滤波、放大。软件程序采集并分离触滑觉信号,根据特征值的大小判断是否输出相应的感觉信息。

PVDF压电薄膜制作传感器的理论研究

利用PVDF压电薄膜制作传感器是近年来传感器领域的研究新热点。通过对 PVDF压电薄膜压电性能的研究,导出PVDF压电薄膜的传感方程,从而为用其制作传感器提供了理论基础,并对偏转角θ进行分析讨论。

PVDF压电薄膜传感器的研制

传感器采用的28μm厚的4层结构PVDF压电薄膜制成,传感器表面电极形状的制作采用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。对于电极的引出是将传感器上、下电极面引脚错开,引出电极比较容易做到穿透式,采用压接端子压接和空心小铆钉铆接两种方法。

PVDF压电薄膜传感器的制作研究

传感器的制作是利用的28μm厚的4层结构的PVDF压电薄膜,传感器表面电极形状的制作采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。

PVDF压电薄膜新型微穿孔板主动吸声方法的仿真研究

普通的单层微穿孔板结构参数固定后,吸声频带有限,多层微穿孔板可以拓宽吸声频带,但增大了吸声体的体积,同时增加了结构的复杂度。为此,提出了一种基于压电薄膜的新型单层微穿孔板结构,该结构利用形变可控的PVDF压电薄膜制作MPP,MPP的结构参数如孔径可以随入射频率的变化实时调节,并且PVDF压电薄膜本身可以作为主动吸声控制的执行器。同时提出了针对该结构的主动吸声方法,即通过跟踪入射频率的变化来控制孔径的微形变使其吸声系数实时最优化。通过对四种典型PVDF-MPP结构的数值仿真,表明该主动吸声方法的有效性,为工程上构建轻薄、高效的吸声体,提供了新思路。

PVDF压电薄膜结构监测传感器应用研究

压电材料是目前在智能材料系统研究中应用最为广泛的传感材料之一。由于PVDF压电薄膜具有制作成本低、机械性能好、灵敏度高等优点而受到了广泛关注。以PVDF压电薄膜作为结构监测的传感元件,对PVDF的应变传感原理进行了研究,并建立了基于信号采集与处理的PVDF应变监测系统,最后对PVDF监测构件裂纹进行了实验。实现了压电薄膜的应变与裂纹监测,为实际工程应用奠定了基础。

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。

呼吸信号检测用PVDF压电薄膜传感器设计

针对呼吸信号对人体的重要性,研究设计了一种基于PVDF压电薄膜的呼吸传感器,阐述了该呼吸传感器的设计与制作过程。根据呼吸信号特点,设计了相应的信号调理电路,通过检测人体呼吸过程中口鼻之间的气流对PVDF压电薄膜的弯曲变形,获得了稳定的呼吸信号。采用小波软阈值对原始信号去噪,通过设置波峰电压阈值与相邻两波峰间的时间间隔来准确确定波峰,统计了受试者的呼吸次数。实验结果表明基于该PVDF压电薄膜传感器组成的检测系统能够测得稳定的呼吸信号。

PVDF压电薄膜测量脉动压力可行性研究

PVDF压电薄膜是一种新型的高分子聚合物型传感器材料,具有高的压电常数,质量轻、柔性好、加工性能好、频率响应宽、对高频激励实用性强等优点,该文利用PVDF薄膜的压电特性设计了一种传感器,通过对传感器测试发现,在测量压力范围内,PVDF压电薄膜传感器具有良好的线性度、较高的灵敏度、较宽的频域响应、较低的迟滞性误差和重复性误差,并且温度对传感器的灵敏度影响较大,实际测试时需考虑温度的影响,激励测试表明PVDF压电薄膜传感器满足测量脉动压力的需求。

多层PVDF压电薄膜输出电压研究

为提高单层PVDF压电薄膜在外载荷作用下的输出电压,通过增加PVDF压电薄膜的层数和改变PVDF压电薄膜的电气连接方式,研究了阶跃载荷下多层PVDF压电薄膜串联和并联两种情况下的输出电压及其响应时间。建立了多层PVDF压电薄膜在d33模式下串联、并联的电压输出理论模型。通过仿真软件绘制了单位阶跃载荷下串联与并联的多层压电薄膜电压输出曲线,并通过实验验证了模型的有效性。仿真和实验结果表明,串联方式和并联方式都可以提高压电薄膜的电压输出,但串联连接方式的效果更加明显。在串联连接的情况下,响应时间随着层数增加而减小,并联情况下,层数的增加对响应时间的影响较小;相同层数下,采用串联方式的多层压电薄膜输出电压比并联方式大。

低频荷载下PVDF压电薄膜检测电路的研究

针对PVDF压电薄膜传感器内阻大、低频荷载下输出信号微弱以及易受外界噪声干扰的问题,设计了一种由双电容负反馈差分电荷放大电路和二阶低通滤波电路组成的检测电路。在0.2-20 Hz低频荷载下分别用该检测电路和传统检测电路对PVDF压电薄膜传感器进行检测,并将实验结果进行了对比分析。结果表明,该检测电路的输出电压幅值提高了90%,且具有较强的抗干扰能力,能降低后级电路信号处理的难度。

基于PVDF压电薄膜的仿生触觉检测系统研究

为了提高触觉传感器的灵敏度,依据聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜压电效应的基本原理,结合人体皮肤生理结构层仿生学,设计双凸点拱形结构传感器,优化集成信号调理电路,设计上位机LabVIEW数据分析处理程序,提出一种基于PVDF压电薄膜的仿生触觉检测系统。针对不同结构传感器测试分析,使用Origin软件对采集数据进行处理,验证了双凸点拱形结构传感器滑觉信号检测灵敏度最佳,是无凸点拱形传感器的1.36倍、上凸点拱形传感器的1.19倍。实验表明,该系统可检测判断触滑热觉信号,实现触觉传感器的仿生皮肤功能。