PVDF應力傳感器的制作及壓電特性的實驗研究.pdf

1、PVDF(Polyvinylidene Fluorde)壓電薄膜自作為傳感器以來，以其靈敏度高、成本低、厚度薄、耐腐蝕、頻率響應范圍寬、易于切割和布設以及穩(wěn)定性好等特性，成為目前研究內容、應用十分廣泛的傳感材料。本文從研究PVDF壓電薄膜的基本原理、制作工藝、封裝技術丌始，依次使用立式Hopkinson壓桿、分離式Hopkinson壓桿和一級輕氣炮從低壓到高壓進行標定，并繪制出標定曲線。
　　 國內，PVDF壓電薄膜的研究都是以

2、實驗室為單位進行，制作的PVDF應力傳感器形狀和厚度各異，沒有形成統一的標準；并且缺少20MPa以下和一維應變下的標定曲線；研究PVDF傳感器的封裝技術，對封裝結構的組成、封裝材料的選擇和封裝的工藝都做出了明確的闡述；實驗室建立了一套立式Hopkinson壓桿系統，使用自制的PVDF應力傳感器進行低應力的標定試驗，繪制了應力值在20MPa以下低應力標定曲線；利用分離式Hopkinson壓桿標定PVDF應力傳感器，繪制了范圍為30-50M

3、Pa標定曲線；使用一級輕氣炮研究PVDF薄膜在一維應變下的特性曲線，動態(tài)沖擊的壓電特性，繪制了一維應變下應力范圍為100-450MPa的標定曲線；擬合靈敏度系數K值分別為14.96 pc/N、13.21 pc/N和11.9pc/N。由標定結果可知，隨著應力的增加，靈敏度系數逐漸減小，但在一定的壓力范圍內，保持良好的線性。加載速率、應力狀態(tài)、溫度以及傳感元件的尺寸都不同程度的影響傳感器的K值，定量分析有相當難度。新制作的傳感器應根據實際狀

4、況相近的標定K值。利用標定曲線分別使用分離式Hopkinson壓桿和輕氣炮測試高聚物材料-聚丙烯；在SHPB試驗上由應變片記錄得到的波形和PVDF傳感器得到的波形形狀相同，但后者的應力值略大于前者應力值，主要是由于PVDF傳感器的原始波形的振蕩部分被認作為加載，使積分面積增加：本文中輕氣炮試驗得到的數據與文獻(42)使用粒子速度計得到的數據，共同計算得到聚丙烯的Hugoniot參數接近文獻(38)給出的材料參數。
　　 最后介紹