壓力檢測(cè)技術(shù)在水下工程領(lǐng)域有著廣泛的需求,如船舶吃水深度檢測(cè)、水下機(jī)器人狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。當(dāng)前,人們普遍使用具有壓電效應(yīng)的固體材料或以PVDF（聚偏氟乙烯）為代表的聚合物薄膜材料,將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。但固體材料脆性強(qiáng),抗沖擊性能較差,易斷裂,且不適合用于活動(dòng)機(jī)械關(guān)節(jié)。為產(chǎn)生壓電效應(yīng),PVDF薄膜需要進(jìn)行極化處理,并且在使用過程中易受壓力之外的其它環(huán)境參數(shù)（如溫度）的影響。本文提出了—種利用PDMS（聚二甲基硅氧烷）與金屬薄膜在壓力作用下相互摩擦進(jìn)行壓電信號(hào)轉(zhuǎn)換的方法,分析了其工作機(jī)理,通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法,系統(tǒng)研究了其壓力檢測(cè)的性能。具體來看,本文的主要研究內(nèi)容有:（1）設(shè)計(jì)了基于PDMS-金屬薄膜復(fù)合電極的壓力檢測(cè)系統(tǒng),并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明:檢測(cè)電極的輸出電壓與施加在電極表面的壓力成正比。當(dāng)載荷從0線性增加到5g時(shí),厚度為1mm復(fù)合電極的輸出電壓從0V線性增加到0.08V,并且輸出電壓曲線斜率正比于載荷的變化率。此外,輸出電壓的幅值隨PDMS薄膜厚度的增加而減小。當(dāng)PDMS薄膜厚度100μm,注射泵速度0.7mL/min,動(dòng)載荷檢測(cè)的輸出電壓均值為0.9V,而PDMS厚度... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２電阻式壓力傳感器原理圖??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｓｅｎｓｏｒ??

目前傳統(tǒng)的滑油壓力傳感器是電容式差壓??傳感器。一般電容器的主要結(jié)構(gòu)包含：絕緣介質(zhì)、平型金屬板。電容量的一般算法如式??１．３所示：??ｃ?＝?－?（１．?３）??ｄ??式中：ｅ為電容極板間的介電常數(shù)，其中如為真空介電常數(shù)，為極板間介??質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)，Ａ為兩平行板所覆蓋的面積，ｄ為兩平行板之間的距離。因此根據(jù)影??響電容器的主要變量，衍生出變極距式電容器、變面積電容器、變介質(zhì)電容器：??（１）變極距型電容傳感器??如式１．３中所示，改變平行板之間的距離能夠改變電容器的電容。圖１．３為變極距??型電容式傳感器原理圖，分為單一型以及差動(dòng)型兩種，動(dòng)極板相對(duì)定極板位置的改變導(dǎo)??致電容器電極間距的改變從而引起電容量的改變。??＃?Ｓ?定極板??ｓ?｜?動(dòng)極板??ｄ?，￡－?尋?Ａｄ??魯?／／／／／／／／／／／／??ｉ?定極板??＇＇?Ｉ?｜?＇?＊??；＜ａ）?．?．?！?．?（ｂ）?．??｜?：，?卜??圖１．３變極距電容傳感器（ａ）單一型；（ｂ）差動(dòng)型??Ｆｉｇ．?１．３?Ｖａｒｉａｂｌｅ?ｐｏｌａｒ?ｄｉｓｔａｎｃｅ?ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ?ｓｅｎｓｏｒ?（ａ）?Ｓｉｎｇｌｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｔｙｐｅ；?（ｂ）?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ?ｔｙｐｅ??單一型電容傳感器靈敏度：／ｃｄｌ＝ｇ?＝?４?（１．４）??ｄ０??Ｉ?．?－５－??

?大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文???氣??．２Ｃ〇??差動(dòng)型電容傳感器靈敏度：４?＝罟＝考?ａ．?５）??相較而言差動(dòng)型電容傳感器的靈敏度以及信號(hào)線性度比較好。因此差動(dòng)型壓力傳感??器在船舶柴油機(jī)的滑油壓力檢測(cè)中有著廣泛應(yīng)用。??如圖１．４所示為傳統(tǒng)的差動(dòng)型電容傳感器的結(jié)構(gòu)圖，包含：隔離膜片、檢測(cè)膜片、??定極板、絕緣體、硅油。隔離膜片與裝置體共同構(gòu)成一個(gè)腔體，腔體中充滿硅油，定極??板位于絕緣體內(nèi)表面，動(dòng)極板為一個(gè)可形變的檢測(cè)薄膜。當(dāng)隔離膜片受到的壓力發(fā)生變??化時(shí)，隔離膜片發(fā)生形變，由于硅油不可壓縮，隔離膜的形變會(huì)將壓力傳導(dǎo)至檢測(cè)薄膜??上，壓力的變化引起檢測(cè)薄膜發(fā)生形變，該形變引起檢測(cè)膜片與定極板的距離發(fā)生變化，??從而引起電容Ｃｉ、（：２發(fā)生變化。電容的變化量通過檢測(cè)電路測(cè)得從而反映出壓力的變??化。通過調(diào)節(jié)檢測(cè)薄膜以及隔離膜片的繃緊程度以調(diào)節(jié)檢測(cè)裝置的靈敏度、量程、以及??信號(hào)線性度。?？?＇?�。�??觀敝■?Ｊｌ謂??ｍ?ｍＪ?一２??裝置截’?’一乙￣￣’?＾’?丨??圖１．４差動(dòng)型電容傳感器??Ｆｉｇ．?１．４?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ?ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ?ｓｅｎｓｏｒ??－６－??

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3613376