PVDF压电传感器在实验模态分析中的应用

提出通过聚偏氟乙烯(PVDF)压电传感器替代加速度计对振动结构进行实验模态分析。在固支梁表面分别布置矩形PVDF压电传感器和加速度计,测量外界激励与振动结构响应之间的频率响应函数,通过模态软件对数据进行分析,得到模态参数并将结果进行对比。实验结果表明,利用PVDF压电传感器对振动结构进行实验模态分析效果良好,且具有附加质量小,频响宽,操作简便等特点,与加速度计相比,具有明显的优越性。     

利用ADM方法设计振动梁的体积位移传感器

提出了一种用来测量任意边界振动梁的体积位移传感器设计方法.利用压电材料聚偏氟乙烯(PVDF)良好的压电性能,通过基于Adomian分解(ADM)法,求出任意边界梁的结构模态形状2阶空间导数的闭环级数解,通过模态法设计出特殊形状的PVDF传感器,使PVDF输出信号为所需要的振动梁体积位移.结果表明,在有限频率范围内,基于ADM法设计任意边界条件振动梁结构的PVDF体积位移传感器是可行的.     

基于压电传感的斜拉索动力特性在线监测

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件,容易出现在外界扰动作用下的受激振动和参数自激振动。因此,斜拉索动力特性的在线监测是重要且有意义的。文章在综述斜拉索动力特性监测现状的基础上提出基于压电传感的斜拉索振动监测的应变监测理论,建立了用聚偏二氟乙烯（PVDF）压电薄膜作为传感器检测斜拉索振动的测量模型,为验证该模型建立了模拟试验装置,在实验室进行了模拟实验研究。理论与实验研究结果表明,提出的方法能用斜拉索能力特性的在线适时测量,而且结构简单,成本低。     

利用压电薄膜设计体积位移传感器

以不同边界条件的振动板为例,提出利用模态方法和分部积分方法设计PVDF传感器测量体积位移。模态正交性设计方法只能满足单一边界条件振动板结构体积位移的测量,而根据分部积分方法设计得到的PVDF传感器,适合一定边界范围的振动板的体积位移测量,并且所设计的PVDF传感器形状与激励力性质(类型、位置和频率范围)以及振动板本身的材料特性无关。     

一种主动隔振系统速度传感器信号控制器设计

主动隔振技术比被动隔振技术能够获得更大的隔振带宽及更小的振动传递率,主动隔振器广泛用于IC制造设备和高精密测量设备,其隔振性能直接影响到这些设备的加工或测量精度。速度传感器是主动隔振系统的重要组成部分,影响振动主动控制的精度和带宽。为了实现速度传感器的低频测振功能,采取速度传感器信号调理技术对低频进行拓展,基于滞后校正原理及其幅频特性,设计了速度传感器信号调理器,通过理论计算及仿真分析,有效实现了速度传感器的低频扩展。为超精密主动隔振系统提供了确实可行的速度传感器信号调理解决方案。     

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。     

基于PVDF的表面计测传感特性分析与应用

探讨了聚偏氯乙烯（PVDF）压电薄膜的传感特性,建立了一套包括电荷放大器、数据采集器的计算机信号处理系统,为PVDF传感器用于应变测试提供了理论基础。该文根据PVDF压电薄膜压电特性设计的表面计测传感器,具有压电系数高,柔韧性好,质量轻,易粘贴和价格低廉等优点。将该传感器用于粗糙度测试,实验表明该表面计测传感器能敏感地识别纸张粗糙度的变化。     

PVDF薄膜传感器前置放大模块设计及实验研究

聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜具有良好的压电效应,被广泛应用于振动测量等领域。该文通过分析PVDF压电薄膜的电路模型,设计了与之配套的前置放大模块,并对该模块进行了理论分析和实验测试,测试结果与理论相符。应用PVDF薄膜配合设计的前置放大模块对圆管内流场信息进行了对比试验。试验结果表明,PVDF压电薄膜对于管内流场的测量在低频区域优于加速度计,可测量到丰富的低频成分,为分析管内的流场信息提供了良好的实验基础。     

PVDF触滑觉传感器结构及其调理电路设计

应用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜作为敏感材料,通过结构设计增加PVDF薄膜传感器的微振动信号响应,制作了新型触滑觉传感器。采用CA3140作为电荷放大器对PVDF压电薄膜传感器的电荷变化进行放大,再通过电压放大、工频陷波及低通滤波处理,调理分辨出直观的触觉信号和滑觉信号。测试结果通过示波器观察可明显分辨出触觉信号和滑觉信号。     

基于柔性铰链的FBG三维加速度传感器

针对振动测量中三维振动信号测量需要,基于柔性铰链设计了一种光纤光栅(FBG)三维加速度传感器。构建了传感器拾振机构的振动模型,介绍了传感器的结构模型和测量原理,推导了传感器谐振频率和灵敏度理论公式,建立了拾振机构的数学模型,并用MATLAB对传感器拾振机构关键尺寸参数进行优化设计。根据优化后尺寸制作了传感器,通过振动实验对其进行性能测试。实验结果表明：该传感器在X轴、Y轴和Z轴方向的谐振频率分别为673,667和1 376 Hz,工作频率区间分别为0～220 Hz, 0～220 Hz和0～450 Hz,灵敏度分别为72.3,70.2和83.1 pm/g。所设计的传感器具有较好的横向抗干扰能力,能够满足三维振动信号测量的要求。     

PVDF压电薄膜传感特性研究

聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜是一种压电高分子材料,它具有独特的压电效应,被广泛应用于振动测量等各个领域。但对于压电薄膜在受到外加应力时其输出特性的研究较少。该文理论分析了PVDF压电薄膜的传感机理和电路等效模型;然后利用COMSOL软件进行仿真;最后实验研究了PVDF压电薄膜在不同激励振幅、激励频率及外加应力下的动态响应。研究结果表明,压电薄膜输出信号的幅值与薄膜振幅成线性关系,与所受外加静态应力无关。     

聚偏氟乙烯压电膜在医疗仪器中的应用

聚偏氟乙烯压电材料是近年来应用十分广泛的换能材料，可应用于电声器材，医疗仪器，机器人用传感器，超声波的发生与检测等领域，本文介绍了聚偏氟乙烯压电膜在医疗仪器领域中应用的最新进展，并列举了实例。     

压电薄膜振动传感器灵敏度与频响标定研究

近年来,压电薄膜振动传感器发展十分迅速,已被广泛应用于结构健康监测、医疗电子、加速度、器件振动等测量。该文针对压电薄膜振动传感器的性能检测,设计了一套以可调频激振台作为核心的压电传感器灵敏度与频响特性标定装置。振动信号由可调频激振台提供,标准压电传感器与自制传感器同步进行振动测试。测试结果表明,该装置可方便地实现对被测传感器灵敏度和频率响应特性的标定。标定系统整体设计简单,操作方便。同时系统体积小,稳定性高,测量误差小,便于对各种类型的压电振动传感器进行检测,具有很强的实用性和广阔的发展空间。基于该系统对自制压电薄膜传感器性能的标定,研究了压电薄膜传感器灵敏度的影响因素。     

A study on PVDF sensor using wireless experimental system for bridge structural local monitoring

Originated from aerospace area, smart material structures have been a research hotspot in the application of engineering. For structural health monitoring within the context of civil engineering, the research about high-performance sensing units are very important. As one of the piezoelectric materials belonging to smart ones, Polyvinylidene Fluoride (PVDF) is widely regarded for its property advantages of low cost, good mechanical abilities, high sensibility, and corrosion resistance. In this paper, for the validation of PVDF sensors as sensing units for bridge structural local monitoring, wireless experimental systems of PVDF sensor for structural local monitoring on a bridge model and beam were built. Firstly, based on the operating mechanism, the measurement circuit and the characteristics of PVDF are introduced. Secondly, system framework of PVDF sensor for local monitoring is proposed, a bridge model is built, wireless sensor kits are then developed. Finally, Bridge damage monitoring experiments have been done for structural local health monitoring using PVDF sensors. The experimental results show that PVDF sensor can handle structural impact response monitoring and damage detection of civil engineering, and the developed wireless sensor experimental system can be easily implemented for use in practical monitoring engineering.     

用动态位移响应测量压电常数的方法

根据基本压电方程了压电陶瓷晶片面内受迫振动的计算公式,并结合共振实验,提出了一种直接测量压电陶瓷晶片的压电常数的方法。与传统的线路传输压电常数测量方法相比较,本方法具有许多优点。由于减少了中间环节,测量结果的精度也得到了提高。     

智能机械臂的压电半主动振动控制

以在半主动控制领域具有良好应用前景的压电元件为基础,在受控机械臂上粘贴压电陶瓷(PZT)片,运用基于压电分流阻尼的振动被动控制和基于同步开关阻尼(SSD)技术的半主动控制理论,消耗机械臂振动的机械能,减小结构振动的位移幅度,从而达到振动控制的目的.     

压电陶瓷频率响应及振动面幅值激光外差测量

压电陶瓷已广泛应用于检测、通讯等各个领域。该文采用外差式激光干涉测量法,开展了压电陶瓷振动特性研究。首先给出了激光外差干涉测振仪测试压电陶瓷振动特性的测量方法,并通过实验测得了压电陶瓷片单点振动的频率响应曲线,同时测量了径向直线上若干点的振动频响曲线,进而进行了整个压电陶瓷圆环表面在其谐振频率点的振动测量。实验结果表明,实测压电陶瓷片的谐振频率为30 710 Hz,与其产品标定值30 000 Hz存在710 Hz偏差。其圆环表面振动的振型具有不对称性,这对压电陶瓷的应用设计提供了指导意义。     

基于压电材料的双频段混合能量收集天线

针对环境混合能量收集(天线)的小型化设计目标,设计一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)压电材料的双频段共面波导(CPW)天线。天线的主要辐射单元为矩形铜皮贴纸,两侧对称的L型铜皮贴纸形成共面波导馈电结构,并作为微扰单元改变天线的表面电流分布,实现双频的设计要求。天线设计并制造在PVDF压电薄膜上,由于压电材料本身所具备的压电特性和高介电常数,该天线可同时收集射频与振动2种能量,天线尺寸得到有效减小。实验结果表明：该天线可同时工作在2.4 GHz和5.8 GHz的常用工业、科学与医学(ISM)频段,峰值增益分别为0.77 dB和2.47 dB。