PVDF压力传感器的动态灵敏度校准

利用霍普金森压杆装置(SHPB),对PVDF压力传感器进行了动态校准,给出了校准拟合直线方程和线性度。校准结果表明,霍普金森压杆装置是目前PVDF压力传感器较为理想的动态灵敏度校准设备;在较宽的压力范围内(0～240MPa),PVDF压力传感器输出灵敏度随压力增加缓慢降低,线性度约±3.0%FS。     

PVDF传感器在水中爆炸弱压力信号测量中的应用

为了研究水中爆炸微弱压力信号的测试方法,采用聚偏氟乙烯（ PVDF）压电薄膜作为敏感元件制成带内装放大电路的传感器,在试验水池中进行小药量的爆炸试验,验证利用PVDF传感器进行水中爆炸微弱压力信号测量的可行性。试验结果表明：PVDF压电薄膜传感器在5g TNT炸药水池爆炸压力测量中,得到了冲击波和气泡脉动压力曲线,波形一致性较好。PVDF传感器具有频响高、灵敏度高、制作简单、成本低的优点,可以用于水中爆炸微弱压力信号的测量。     

基于PVDF的高压电性薄膜制备工艺研究

针对国内的聚偏二氟乙烯(PVDF)压电传感器仅限于实验室阶段,仍需要大量进口的现状,通过对PVDF压电特性分析,结合传感器产品的结构,进行PVDF压电传感器的制备工艺的研究。对工艺过程中的初始薄膜制备、单轴拉伸、高压极化和磁控溅射等主要工艺进行制备工艺参数的探索,获得了PVDF压电敏感薄膜,并采用聚酰亚胺材料进行封装,得到PVDF压电传感器。对该传感器进行关键参数静态压电系数d_(33)的测试,结果为13.1PC/N,获得了满足实际工程使用的PVDF压电传感器产品。     

温度对聚偏氟乙烯压力传感器灵敏度的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的热电效应对PVDF压力传感器的输出灵敏度影响较大。通过对研制的PVDF压力传感器灵敏度受温度影响的试验研究得出:传感器的灵敏度随温度增加而增大,两者关系是一条曲线;在-20～60℃范围内其热灵敏度漂移系数是个常数,其值为0.007619℃;利用室温时传感器校准得出的输出灵敏度,用公式可以计算出-20～60℃范围内任何温度时的灵敏度,从而实现了传感器灵敏度受热电效应影响的修正。     

热释电传感器声功率测量的机理研究

设计了一种聚偏氟乙烯（PVDF）热释电传感器,并通过有限元软件建立该传感器物理模型,对传感器的内部声场分布及升温状况进行了模拟仿真,获得热释电传感器输出信号的形状及幅值;同时,制作了PVDF热释电传感器并对换能器声功率进行测量实验;通过实验与仿真进行对比分析,结果证明了PVDF传感器物理模型的可靠性,且为设计制作高灵敏度PVDF热释电传感器提供理论依据。     

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,并对偏转角口的情况进行了讨论;为用PVDF压电薄膜制作传感器提供理论基础。     

基于PVDF的膝关节控制肌群运动信息采集传感器研究

针对膝关节运动过程中控制肌群的运动信息的采集问题,文章设计了多种PVDF压电传感器的悬臂悬臂梁结构,利用传感器采集到的压电信息获取控制肌群的运动信息,并通过软件建模仿真和实验对比测试找到了最优悬臂梁结构设计为圆形简支悬臂梁结构,同时测试了传感器的性能;测试结果显示设计的PVDF压电传感器表现优越,可用于实际的信息采集。     

高分子物理传感器的发展

介绍高分子传感器的发展概况，PVDF和PVDF/TrFE物理传感器的结构、原理和发展趋势。     

水诱导相分离法制备的P VDF柔性压电传感器

介绍了一种利用水诱导相分离促使普通PVDF转变成压电高分子的方法,并利用红外吸收光谱和Ｘ射线衍射对其 进行表征和分析, 在压电器件部分,测试了该材料制作的压电传感器的稳定性、线性偏差和响应时间。测试结果表明,该方法制备的PVDF传感器具有良好的稳定性,线性度良好?偏差在±５％以内,灵敏度为0.27Ｖ/kPa,响应迅速,完全响应时间为200ms,在应用部分,将该材料制成的传感器阵列成功应用于羽毛球拍,实现了羽毛球在球拍上击打的位置和力度的检测,并通过蓝牙实时传输至电脑,并在电脑上进行直观显示和记录, 这一使用场景证明了PVDF柔性压电传感器将为可穿戴设备和智能硬件的发展带来更多的可能。     

PVDF土压力传感器

为适应土中动态压力测试的需要,研制了PVDF土压力传感器;介绍了传感器的测压工作原理及传感器的结构,并给出了传感器在某爆炸冲击试验中的应用情况;试验表明,PVDF压力传感器适合于爆炸荷载作用下土中压力测量。     

用PVDF制作的机器人传感器

在分析PVDF敏感特性的基础上，阐述了用核材料研制的三维腕力传感器、阵列压力传感器及热觉传感器，给出了三种传感器的结构及相应信号处理方法．     

三维柔性触觉/热觉传感器设计与仿真

针对目前触觉传感器研究中不能兼有柔韧性、多维力测量和热觉与触觉信号混杂等难题,设计了一种柔性多功能触觉/热觉传感器。介绍了该传感器的基本结构,并基于聚偏氟乙烯（ PVDF）薄膜的特性建立了三维力并行测量的数学模型。触觉检测基于PVDF的压电效应,热觉检测基于PVDF的热释电效应。通过对触觉和热觉信号做比例减法运算,从而彻底区分触觉和热觉信号。     

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。     

间接接触法测量人体脉搏的研究

常用于人体脉搏测量的PVDF压力传感器由于测压端面积较大,且采用直接接触法进行脉搏测量,这样,由于测压端面积较大将产生位置相关性影响,同时由于直接接触还会产生一系列不利的影响.为了避免或减小这些影响,获得更为准确的脉搏信息,在PVDF压力传感器下面垫一水囊采用间接接触的方法进行人体脉搏的测量,并将测量结果通过数据采集卡送入计算机,并利用有关软件得到脉图和对应的频谱图.通过分析,其结果与本人的实际基本相符.可见间接接触法测量脉搏是可行的.     

导管操作系统中力觉传感器信息的获取与控制研究

针对导管操作系统中力觉传感器反馈力的获取与控制进行了研究,导管前端采用光纤力传感器测量导管的顶端力;导管侧壁采用基于PVDF材料开发的微力传感器来测量导管的侧壁力。该导管操作系统对力觉传感器的输出信息进行了监测,实现了一种带有受力信息监测的主—从模式的新型导管操作系统。实验结果表明:该系统能够较好地实现受力信息的反馈。     

敏感高分子“人工皮肤” 力觉感受器 的数学理论依据

本文以PVDF敏感材料的结构性能为出发点,对机器人触觉传感器——人工皮肤的理论基础进行了研究,并就PVDF的压电性从弹性力学的角度进行了分析。在此基础上给出了这一变形体的非线性动态系统的数学描述,为精确而有效地采集力觉感受器的压电信号奠定了基础,为机器人触觉力传感器的设计与制造提供了理论依据。     

阵列式压电模态传感器的实验研究

通过一组阵列式压电薄膜,设计未知边界条件下振动梁的模态传感器。在梁表面均匀布置一组具有相同形状的矩形聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜,通过测量PVDF输出与激励力之间的频率响应函数,利用伪逆方法设计这组PVDF的加权系数,从而实现对结构模态坐标的测量。实验研究表明:该方法设计的模态传感器具有良好的滤波效果,非目标阶模态坐标峰值与目标阶相比,下降了12 dB以上,并且不需要预先知道结构的边界条件或者模态信息。进一步讨论了当振动梁的边界条件发生微小扰动时所设计模态传感器的鲁棒性。     

PVDF-Based Microfabricated Tactile Sensor for Minimally Invasive Surgery

This paper aimed to develop a miniaturized tactile sensor capable of measuring force and force position in minimally invasive surgery. The in situ measurement of tactile information is a step forward toward restoring the loss of the sense of touch that has occurred due to shift from traditional to minimally invasive surgeries. The sensor was designed such that it can sense low forces which could be comparable to those produced by pulsating delicate arteries, yet can withstand high forces comparable to grasping forces. The influence of some hidden anatomical features, such as lumps, voids, and arteries, on the stress distribution at the grasping surface was studied. In this paper, the capability of the sensor to determine and locate any point load was also investigated. The proposed sensor was designed and manufactured to be highly sensitive, using polyvinylidene fluoride (PVDF). The microfabrication procedure of the sensor, including corner compensation for toothlike projections and patterning of PVDF film, was discussed. The micromachined sensor was tested, and the experimental results were compared with the results of 3-D finite element modeling. $hfill$[2007-0286]      

Multiplexed piezoelectric polymer tactile sensor

An electrically multiplexed robotic tactile sensor has been realized using a monolithic silicon-integrated circuit coupled to a piezoelectric polyvinylidene fluoride (PVDF) film. The integrated circuit incorporates 25 sensor electrodes arranged in a symmetrical 5 × 5 matrix. Each electrode occupies a 600 × 600 m?m square area, and they are separated from each other by 600 m?m. A 25-m?m thick PVDF film was experimentally determined to be compatible with the fabrication process, and also yielded very favorable tactile sensing performance characteristics. The response of the tactile sensor is essentially linear for loads spanning 0.8 to 60 g force (gmf). The response bandwidth is 33 Hz, the hysteresis level is very small, and crosstalk is not a significant problem. A novel precharge bias scheme has been implemented to stabilize the pre- and postload sensor response. A rudimentary tactile object image measurement process was evaluated to recognize the shapes of circular, rectangular, toroidal, and hexagonal loads.     

肘部压力对PVDF传感器压电信号响应

设计了一种可嵌入服装的柔性压电传感器,对人体肘部运动进行弯曲力压电性能检测.以聚偏二氟乙烯(PVDF)静电纺纤维膜为基础,封装传感器芯片,为了优化传感器的测试性能,采用多层传感芯片结构以提高薄膜传感器信号响应,并记录手臂在不同弯曲状态下的压电响应信号,实际测试结果表明:双层电纺传感芯片结构具有明显的压电信号响应优势,弯曲力比正压力下的压电信号响应更为明显.