基于压电薄膜传感器的软抓取机械手研究

基于压电效应和热电效应的新型薄膜传感器聚偏氟乙烯(PVDF)设计软抓取机械手,通过采集对抓取和释放过程中电荷量的变化判断抓取状态,利用模糊控制理论调控舵机实现软抓取功能。抓取质量小于1kg,体积小于10-3 m3的物体,平稳移动0.6m到达指定位置,偏移误差小于3cm;加入热觉感知功能,温度高于60℃时仿生机械手会自动弹开。基于压电薄膜传感器的软抓取机械手克服了传统机械手无法自主判断夹持力度的弊端,提高了仿生功能。     

基于PVDF压电传感器的微型扑翼机升力特性研究

采用一种新型方法测量微型扑翼机升力变化特性.在微型扑翼机机翼表面布置一矩形聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜作为传感器,根据PVDF输出信号判断微型扑翼机对应的升力变化,与传统扑翼机升力变化特性实验研究相比,该方法具有简单、快捷、准确等优势.同时该文研究了微型扑翼飞行器在水平放置及迎风状态时的升力特性曲线,探讨了扑翼频率、飞行速度及扑翼的迎角对扑翼飞行升力的影响.     

PVDF压电传感器的性能研究

分析了聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）制作的具有触觉、滑觉、温觉的仿生皮肤传感器的结构，研究其压电特性，建立仿生皮肤的分析模型。     

PVDF压电纤维仿生柔性传感器水下传感特性研究

感知器官对于许多动物必不可少,尤其是生活在水下的生物。该文以聚偏二氟乙烯(PVDF)为材料,模仿水生动物海豹的触须设计制备了一种表面四电极PVDF压电纤维仿生柔性传感器。利用激振源测试所制备的传感器性能,包括输出不同的波形测试对不同激励的感知,对水动力的感知及对水下运动物体方向的感知。实验结果表明,该传感器对不同激励的感知性能很好,速度检测极限可达0.15 mm/s,且有良好的方向性检测能力,对水下情况感知的应用前景广。     

基于PVDF/GO纳米复合薄膜的柔性压电传感器

为了解决有机柔性压电传感器压电输出较小的问题,设计了一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)掺杂氧化石墨烯(GO)的柔性压电传感器.介绍了该传感器的制备方法,对比了有无掺杂GO对传感器压电输出性能的影响,并且分别对它们进行了相关测试.结果表明,掺杂质量分数0.5％的GO后,PVDF中的p相结晶度提升了16.7％,且传感器具有更高...     

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。     

BTO NWs/PVDF柔性复合薄膜的制备及其压电性能研究

该文通过两步水热法制备了钛酸钡纳米线（BTO NWs）,采用旋涂法与聚偏氟乙烯（PVDF）复合制备BTO NWs/PVDF复合薄膜。系统地研究了水热反应中不同NaOH浓度、不同反应时间及不同BTO NWs掺杂量对BTO NWs/PVDF复合薄膜压电输出性能的影响,并与商用钛酸钡纳米球（BTO NPs）制备的BTO NPs/PVDF复合薄膜进行了压电性能对比。结果表明,当NaOH浓度为10 mol/L,反应时间为10 h时,BTO NWs/PVDF复合薄膜开路电压和短路电流分别可达5.42 V和1.81 μA。当BTO NWs掺杂量(质量分数)为20%时,复合压电薄膜的开路电压可达9.34 V,短路电流可达2.15 μA,分别是BTO NPs/PVDF复合薄膜输出电压和电流的1.92倍和1.49倍。当负载电阻值为5 MΩ时,BTO NWs/PVDF复合薄膜输出功率可达1.44 μW。经过4 000次循环敲击测试,BTO NWs/PVDF复合薄膜表现出良好的机械稳定性,其有望在自供电器件、柔性可穿戴电子设备等领域得到广泛应用。     

基于PVDF的枕形压电发电装置性能仿真分析

提出了一种枕形压电发电装置,为了解该压电发电装置的发电性能,该文对其进行了有限元仿真。结果表明,弹性金属基片厚度、弧形压电梁宽度及初始曲率半径的增加将引起压电发电装置压电薄膜输出电压的降低;弧形压电梁的长度及弹性模量比的增加将引起压电薄膜输出电压的不断升高;压电薄膜厚度的增加将使其输出电压先增大后减小;弧形压电梁内侧压电薄膜的输出电压都要大于外侧压电薄膜的输出电压,且铍青铜基片压电梁要优于钢基片压电梁。     

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ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜的压电纳米发电机

采用简单的一步水热法合成了自支撑的氧化锌纳米棒(ZnO NRs)@还原氧化石墨烯(rGO)复合材料,通过旋涂法制备ZnO@rGO/聚偏二氟乙烯(PVDF)柔性复合薄膜压电纳米发电机。研究结果表明,ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机的输出性能随ZnO@rGO掺杂质量先增大后减小,当ZnO@rGO的质量分数为3.0%时,输出电压可达9.06 V,输出电流可达0.74μA,与仅掺杂3.0%ZnO NRs的ZnO/PVDF纳米发电机相比,其输出电压和电流分别提高了120%和124%。当负载电阻为10 MΩ时,ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机输出功率最大为5.79μW。经过4 000次循环测试表明,该文所制备ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机的输出性能稳定。该纳米发电机可以监测人体行走和跑步姿势,记录运动次数。有望作为自供电压力传感器件植入可穿戴电子设备中。     

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。     

基于FR 4的压电能量采集器参数研究

为了进一步研究非线性材料基底对于压电能量采集器输出性能的影响,该文对以FR 4绝缘板为基底的悬臂梁式压电能量采集器的结构参数进行优化研究。在正交实验和单因素实验方案的指导下,通过仿真及实验验证得出各参数对采集器输出影响的一般规律。结果表明,基底厚度对结构固有频率影响最大,贡献率达到了9198%。悬臂梁长L、厚S和宽H改变时,输出响应曲线呈现出非线性特性;而末端质量m与输出性能间则存在近似线性的关系。实验中,当L=80 mm,S=13 mm,H=1 mm,m=1 g时,输出功率可达37 μW。通过方差分析结果表明,末端质量对输出性能的影响最大,梁宽对输出性能的影响次之,梁长对输出性能的影响最小。     

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。     

可穿戴式筒壳型压电能量收集器的研究与设计

针对可穿戴设备电源的供电及续航问题,采用了筒壳结构的压电能量收集器.探究了可穿戴筒壳结构压电能量收集器俘能的本质,并提出结构优化设计方案.首先指出筒壳结构的承载能力和初始能量与厚度成正比,且随着跨度的增大而减小;其次通过有限元仿真研究了基底和聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜尺寸与应力、应变的关系,指出PVDF的尺寸应尽...     

基于PVDF的可穿戴生理信号监测系统

呼吸、心率、鼾声反映了人体在睡眠时的大量信息，该文以聚偏氟乙烯(PVDF)作为敏感单元进行呼吸、脉搏、鼾声信号的监测。根据所采用的传感器特性分别进行了电荷放大电路、陷波电路及电压放大电路的设计。硬件电路通过聚合物锂电池进行供电，根据聚合物电池的特性分别为电池设计了充电电路、保护电路及放电电路，硬件电路整体集成在一块印制电路板(PCB)上。同时设计了基于Android 设备的APP，以可视化形式实时显示生理信号数据，并对其进行长期储存，便于后期医生进行睡眠呼吸病症的分析诊断。该研究的目的是能准确监测睡眠生理参数，提高被测试者的使用舒适感。     

基于压电式传感器的力矢量测量模型研究

关键器件在受外部冲击或自身调整过程中所受的力矢量关系到控制精度及系统结构设计。力矢量的测量是对力大小、方向和作用点的确定,可根据力的等效原则转化为对所受3个力和3个力矩的测量。根据压电式力传感器的特点,基于静力平衡方程,推导出了3个分力和作用点坐标的求解表达式,确定了合理的传感器数目,建立矢量力求解的数学模型。实验表明,根据该模型研制的压电式力矢量测试系统能实现发动机力矢量测量要求。