壓力檢測技術在水下工程領域有著廣泛的需求,如船舶吃水深度檢測、水下機器人狀態(tài)監(jiān)測等。當前,人們普遍使用具有壓電效應的固體材料或以PVDF（聚偏氟乙烯）為代表的聚合物薄膜材料,將壓力信號轉變?yōu)殡娦盘枴５腆w材料脆性強,抗沖擊性能較差,易斷裂,且不適合用于活動機械關節(jié)。為產(chǎn)生壓電效應,PVDF薄膜需要進行極化處理,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行壓電信號轉換的方法,分析了其工作機理,通過實驗和數(shù)值模擬的方法,系統(tǒng)研究了其壓力檢測的性能。具體來看,本文的主要研究內容有:（1）設計了基于PDMS-金屬薄膜復合電極的壓力檢測系統(tǒng),并進行了實驗研究。研究結果表明:檢測電極的輸出電壓與施加在電極表面的壓力成正比。當載荷從0線性增加到5g時,厚度為1mm復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PDMS薄膜厚度100μm,注射泵速度0.7mL/min,動載荷檢測的輸出電壓均值為0.9V,而PDMS厚度... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：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構包含：絕緣介質、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??質相對介電常數(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型兩種，動極板相對定極板位置的改變導??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－??

?大連海事大學碩士學位論文???氣??．２Ｃ〇??差動型電容傳感器靈敏度：４?＝罟＝考?ａ．?５）??相較而言差動型電容傳感器的靈敏度以及信號線性度比較好。因此差動型壓力傳感??器在船舶柴油機的滑油壓力檢測中有著廣泛應用。??如圖１．４所示為傳統(tǒng)的差動型電容傳感器的結構圖，包含：隔離膜片、檢測膜片、??定極板、絕緣體、硅油。隔離膜片與裝置體共同構成一個腔體，腔體中充滿硅油，定極??板位于絕緣體內表面，動極板為一個可形變的檢測薄膜。當隔離膜片受到的壓力發(fā)生變??化時，隔離膜片發(fā)生形變，由于硅油不可壓縮，隔離膜的形變會將壓力傳導至檢測薄膜??上，壓力的變化引起檢測薄膜發(fā)生形變，該形變引起檢測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電路測得從而反映出壓力的變??化。通過調節(jié)檢測薄膜以及隔離膜片的繃緊程度以調節(jié)檢測裝置的靈敏度、量程、以及??信號線性度。?？?＇?�。�??觀敝■?Ｊｌ謂??ｍ?ｍＪ?一２??裝置截’?’一乙￣￣’?＾’?丨??圖１．４差動型電容傳感器??Ｆｉｇ．?１．４?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ?ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ?ｓｅｎｓｏｒ??－６－??

【參考文獻】：
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本文編號：3613376