含金屬芯PVDF纖維的設(shè)計(jì)、制備及傳感特性研究.pdf

1、PVDF是一種有機(jī)聚合物壓電材料，具有直接的機(jī)電轉(zhuǎn)換性能，可以用在壓電型傳感器中。本文用自制的設(shè)備，拉制出含金屬芯PVDF壓電纖維，并制備出表面部分電極含金屬芯PVDF壓電纖維(PMPF，Partial electrode metal core PVDF fiber)傳感器和表面對(duì)稱電極含金屬芯PVDF壓電纖維(SMPF，Symmetric electrodes metalcore PVDF fiber)傳感器，對(duì)PMPF的氣流傳感特性

2、和SMPF的氣流、振動(dòng)傳感特性進(jìn)行了初步的研究，取得了一定的成果，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)用自制的設(shè)備成功拉制出含金屬芯PVDF壓電纖維，表征了纖維的表面、縱截面和橫截面的形貌，比較了不同種類金屬芯對(duì)纖維制備結(jié)果的影響，分析了不同拉伸速度對(duì)纖維力學(xué)性能和PVDF中β相含量的影響。
　　(2)在含金屬芯PVDF壓電纖維的部分縱向表面涂鍍部分電極，極化后，制備出PMPF傳感器，根據(jù)第一類壓電方程，基于平均電荷法，建立了懸臂

3、梁結(jié)構(gòu)PMPF的氣流傳感模型，推導(dǎo)了PMPF產(chǎn)生的傳感電荷與沖擊氣流速度、方向之間的關(guān)系。并搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，測(cè)試了懸臂梁結(jié)構(gòu)PMPF的沖擊氣流傳感能力，并驗(yàn)證了傳感模型。結(jié)果表明，PMPF傳感器可以測(cè)量沖擊氣流的方向或大小。
　　(3)在含金屬芯PVDF壓電纖維縱向表面涂鍍2片對(duì)稱電極，極化后，制備出SMPF傳感器，根據(jù)第一類壓電方程，建立了懸臂梁結(jié)構(gòu)SMPF的氣流傳感模型，分析了懸臂梁結(jié)構(gòu)SMPF在受到均勻流場(chǎng)的氣流沖擊時(shí)，SM

4、PF表面電極產(chǎn)生電荷和氣流流速、方向之間的關(guān)系。搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，測(cè)試了懸臂梁結(jié)構(gòu)SMPF的氣流傳感特性。結(jié)果表明，SMPF傳感器可以測(cè)量沖擊氣流的大小或方向，具有較高的靈敏度。
　　(4)根據(jù)第一類壓電方程和振動(dòng)理論，建立了懸臂梁結(jié)構(gòu)SMPF的振動(dòng)傳感模型，分析了懸臂梁結(jié)構(gòu)SMPF的固定端在受到?jīng)_擊或簡(jiǎn)諧激勵(lì)時(shí)，SMPF的傳感電荷和振幅、方向之間的關(guān)系。搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，測(cè)試了懸臂梁結(jié)構(gòu)SMPF對(duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)和沖擊振動(dòng)的傳感性能。