PVDF压电加速度传感器电荷灵敏度影响因素分析

建立PVDF压电模型,依据压电方程和加速度计基本原理,推导和分析了PVDF压电薄膜加速度传感器电荷灵敏度的影响因素,并设计实验进行了验证.公式推导和实验证明,PVDF压电加速度传感器电荷灵敏度随压电薄膜的面积增大而增大,随厚度增大而减小.,随预紧弹簧的刚度增大而减小.     

利用PVDF压电膜设计声辐射模态传感器

提出了一种新的聚偏氟乙烯(PVDF)压电传感器的设计方法测量板的前2阶声辐射模态伴随系数。结果表明:在中低频率,测量第一阶声辐射模态伴随系数,只需要在板布置两条PVDF传感器即可;测量第二阶声辐射模态伴随系数,可在板上布置多条传感器能得到比较精确的结果。同时,传感器测量的结果与理论相符,说明这种新型PVDF传感器的设计是可行的。     

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。     

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。     

通过PVDF阵列测量体积位移的实验研究

针对目前PVDF体积位移传感器的研究主要集中在经典边界条件(如简支、固定、自由等)、需要预知精确的边界条件等不足,提出通过伪逆方法结合Tikhonov正则化方法设计振动梁在任意未知边界条件下的压电式体积位移传感器的通用设计模型。以一未知边界条件的振动梁为例,用一组PVDF阵列测量其体积位移。在该梁表面均匀粘贴一组相同形状的矩形PVDF薄膜,然后通过所提出的新方法设计这组PVDF输出信号的加权系数,从而得到体积位移。实验结果表明这种传感器设计方法是可行的,并且不需要预知振动梁的边界条件或模态信息。     

通过应变阵列测量位移模态与曲率模态

针对模态试验中使用加速度计时附加质量大、不易安装且对于结构曲率变化不敏感等问题,提出使用应变阵列测量位移模态与曲率模态.以悬臂梁为例,通过改变应变阵列的布置方法测量梁的位移和曲率模态,并与使用加速度计的模态分析结果进行对比.实验结果表明:通过改变应变阵列布置方法,可有针对性地提取结构的位移模态与曲率模态,且模态识别效果...     

反正弦法倾角传感器温度补偿研究

带有加速度计的倾角传感器的温度补偿一直是影响精度的重要因素,基于反正弦法的温度补偿可以大大提高传感器的精度.设计过程中采用反正弦法计算输出角度数据,温度补偿时的数据用最小二乘法进行分析与处理.实验结果表明:通过反正弦法计算角度已经具有很高的精度;基于反正弦法的温度补偿可以使精度更高.对比实验的结果证明了该方法的有效性和可行性.     

基于加速度计的数字倾角仪误差建模与分析*

基于加速度计的数字倾角仪在实际应用过程中,其精度在很大程度上受加速度计测量误差的影响。为了提高倾角仪的测量精度,需要对传感器本身引入的误差进行建模和分析,根据加速度计倾角仪的测量原理,得出其误差源为加速度计传感器测量误差。在对传感器的测量误差建立数学模型的基础上,通过仿真分析及实验进行验证。该误差模型不仅给出了倾角仪测量的俯仰角及滚转角的最小误差范围,还可以为传感器选型及后续的误差分析和补偿提供理论参考,具有一定的实用价值。     

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。     

无线运动传感器的研究与应用

提出了一种无线运动传感器,它能够根据测量得到的三维加速度值、角速度值、磁感应强度值,实时计算出传感器的三维方向信息。它具有体积小、质量轻、成本低等优点,可以应用在穿戴式计算领域。提出了基于加速度计的电源管理算法,可用于延长传感器的工作时间。实验结果表明:相比于市场上已有的同类传感器,该传感器能够显著降低功耗,延长电池使用寿命。     

基于PVDF传感器和工作曲率变形实现裂纹梁裂纹检测

提出通过压电高分子薄膜PVDF(Polyvinylidene Fluoride)作为传感器直接测量结构的工作曲率变形(Curvature Operating Shape)实现结构裂纹检测.以悬臂裂纹梁为例,首先探讨基于PVDF传感器测量工作曲率变形,并用于结构损伤检测的可行性,然后介绍工作曲率变形用于损伤检测的理论基础,并以PVDF压电薄膜作为传感器,提出只通过损伤后结构的频率响应函数,直接得到工作曲率变形和损伤指标.最后通过对一条裂纹和两条裂纹悬臂梁的损伤检测实验,证明该方法在梁结构损伤识别和健康监测中的有效性,并且识别过程不需要健康结构的振动信息.     

双晶片悬臂梁式压电传感器的有限元仿真研究

压电传感器作为一种便捷、高效的传感器类型,越来越受到人们的青睐.为研究压电传感器机电耦合能力,将压电高聚物聚偏氟乙烯(PVDF)黏结而成的压电双晶片悬臂梁作为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS Workbench,首先完成对模型的构建和模态分析,得出模型的固有频率和固有振型,再建立压电材料的压电本构方程,对压电双晶片悬臂梁模型发电量进行模拟仿真,最后将仿真结果与前人研究结果相对比.分析得出:在10 mm的形变量下,能够产生最大320 V左右的瞬时电压,这与前人的研究结果相近,验证了仿真结果的准确性,同时也证实了压电双晶片悬臂梁作为压电传感器的可行性.     

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。     

Piezoelectric properties of vinylidene fluoride oligomer for use in medical tactile sensor applications

The piezoelectric effect of vinylidene fluoride (VDF) oligomer was evaluated with respect to its medical use as a new tactile sensor. VDF oligomer is a new substance that has a smaller number of VDF units and a lower molecular weight than poly(vinylidene fluoride) (PVDF); among the organic ferroelectrics, it has the largest reported remanent polarization. In this work, the performance of a prototype sensor device based on this material was evaluated. The piezoelectric coefficient of VDF oligomer was found to be greater than that of P(VDF/TrFE) copolymer; a film composed of VDF oligomer was thin and uniform. Based on the experimental results, possible applications of VDF oligomer in medical tactile sensors are discussed. This study confirms that VDF oligomer is a promising ferroelectric material for use in tactile sensors.     

A micromachined piezoelectric tactile sensor for an endoscopicgrasper-theory, fabrication and experiments

Present-day commercial endoscopic graspers do not have any built-in sensors, thus, the surgeon does not have the necessary tactile feedback to manipulate the tissue safely. This paper presents the design, fabrication, testing, and experimental results of a micromachined tactile sensor, which can be integrated with the tips of commercial endoscopic graspers. The prototype sensor consists of three layers. The top layer is made of micromachined silicon with a rigid tooth-like structure similar to the present-day endoscopic grasper. The bottom layer is made of flat Plexiglass serving as a substrate. Packaged between the Plexiglass and the silicon is a patterned Polyvinglidene Fluoride (PVDF) film. The proposed sensor exhibits high sensitivity, a large dynamic range, and a high signal-to-noise ratio. Through experimental results, it is shown that the magnitude and position of an applied force can be determined from the magnitude and slope of the output signals from the PVDF sensing elements. Structural analysis is also performed using the finite-element method, and the results are compared with the experimental analysis. The advantages and limitations of this sensor are also reported. A discussion of how the design of the sensor can be integrated with the design of an endoscopic grasper is also presented     

PVDF压电薄膜传感器的研制

采用28μm厚的4层聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜研制了PVDF压电传感器,该传感器表面电极形状应用剪切加丙酮腐蚀的方法制成,保证了传感器有一定的非金属化的边缘。对于电极的引出是将传感器上、下电极面引脚错开,引出电极采用比较容易做到的穿透式,并用压接端子压接和空心小铆钉铆接的2种方法。     

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。