表面四電極含金屬芯壓電纖維傳感特性研究.pdf

1、含金屬芯壓電纖維是一種纖維狀壓電傳感器，可以模仿昆蟲的毛發(fā)感受器，感知周圍環(huán)境的氣流變化或身體所受的振動。本文根據(jù)其仿生原理設(shè)計并制備了表面多電極含金屬芯壓電纖維(MMPF，Multi-electrode Metal Core Piezoelectric Fiber)傳感器，即在含金屬芯壓電纖維表面涂鍍了4片對稱電極，建立單根懸臂梁結(jié)構(gòu)MMPF氣流傳感模型和低頻振動傳感模型;將2根MMPF排列成空間陣列（MMPF ARRAYS）結(jié)構(gòu)，建

2、立空間陣列的氣流傳感模型，搭建實驗平臺，測試懸臂梁結(jié)構(gòu)MMPF氣流傳感性能、低頻振動傳感性能和空間陣列的氣流傳感性能，驗證其傳感模型。其主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)、基于第一類壓電方程，建立了懸臂梁結(jié)構(gòu)的MMPF沖擊氣流傳感模型，即在沖擊氣流作用下，MMPF表面2對電極上產(chǎn)生電荷的極性和數(shù)值，并分析了表面電極分布角度、纖維長度等參數(shù)對傳感性能的影響;搭建了實驗系統(tǒng)，測試了懸臂梁結(jié)構(gòu)MMPF對于沖擊氣流的傳感性能，并驗證了傳感模型

3、。結(jié)果表明，單根MMPF就可以測量某個一維平面的沖擊氣流的大小和方向。
　　(2)、根據(jù)第一類壓電方程和振動學理論，推導(dǎo)了懸臂梁結(jié)構(gòu)MMPF固定端受到外部振動激勵時，表面2對電極上產(chǎn)生的電荷值，建立了懸臂梁結(jié)構(gòu)MMPF的電壓型振動傳感模型;分析了MMPF表面電極分布角度和纖維長度對傳感性能的影響;搭建了實驗系統(tǒng)，測試了MMPF的沖擊振動和簡諧振動傳感性能，驗證了傳感模型。結(jié)果表明，單根MMPF就可以測量沖擊振動的大小和方向，以及簡