弧形PVDF傳感器的靈敏度研究與制作.pdf

1、PVDF薄膜較其他壓電材料厚度更薄、延展性及動態(tài)特性更好，因此更適合用于制作柔性、符合人體工學(xué)的傳感器。研究發(fā)現(xiàn)弧形PVDF傳感器較平面PVDF傳感器靈敏度更高，因此本課題研究了弧形PVDF傳感器的靈敏度與半徑的關(guān)系，并從應(yīng)變分布角度來揭示其機(jī)理。
　　首先，使用ANSYS軟件對半徑2mm～5mm的弧形PVDF傳感器受集中力時(shí)的輸出特性進(jìn)行仿真。發(fā)現(xiàn)傳感器的半徑越小靈敏度越高;在此基礎(chǔ)上對傳感器表面應(yīng)變分布進(jìn)行仿真和分析，仿真結(jié)果

2、表明，弧形PVDF傳感器在半徑減小時(shí)靈敏度增大的原因是其表面應(yīng)變面積分的增大;通過仿真平面?zhèn)鞲衅鞅砻鎽?yīng)變分布，對比發(fā)現(xiàn)弧形傳感器的應(yīng)變積分大于平面?zhèn)鞲衅鞯膽?yīng)變積分，這正是以往文獻(xiàn)中提到的弧形傳感器靈敏度高于平面?zhèn)鞲衅鞯脑?為分析本文與以往文獻(xiàn)中結(jié)論不同的原因，仿真?zhèn)鞲衅魇芫剂r(shí)的表面切向應(yīng)變，得出結(jié)論，本文與文獻(xiàn)的不同之處在于傳感器受力方式的不同。
　　其次，制作以半圓柱實(shí)心硅膠為基底，半徑分別為3mm、4mm和5mm的弧形P

3、VDF傳感器，對其施加集中力并計(jì)算靈敏度。通過信號發(fā)生器、功率放大器、激振臺對弧形PVDF傳感器加載集中力，同時(shí)使用CL-YD-303型壓電式力學(xué)傳感器標(biāo)定該加載力，再通過電荷放大器放大輸出信號并經(jīng)由示波器顯示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，半徑小的弧形PVDF傳感器靈敏度高，這一結(jié)論與仿真結(jié)論一致。
　　最后，設(shè)計(jì)并制作以PDMS為基底的7種半徑不同、圓弧數(shù)不同的弧形PVDF傳感器，測量這些傳感器在集中力作用下產(chǎn)生的電荷量并計(jì)算其靈敏度。結(jié)果發(fā)