聚偏二氟乙烯（PVDF）壓電薄膜因具有優(yōu)異的壓電性、機(jī)電耦合性,并且具有重量輕、耐腐蝕、頻響范圍寬、性能穩(wěn)定等特點(diǎn),而被廣泛應(yīng)用于航天工程及土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中。本實(shí)驗(yàn)中,組建了PVDF壓電薄膜動(dòng)態(tài)應(yīng)變感知特性的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),利用壓電效應(yīng)通過(guò)上下電極積攢電荷,應(yīng)用電荷放大器實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大并以電壓信號(hào)輸出,最后采用數(shù)據(jù)采集器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與記錄,并通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件端實(shí)現(xiàn)信號(hào)波形顯示與處理。在搭建PVDF壓電薄膜傳感器系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,本文研究了PVDF壓電薄膜的壓電傳感機(jī)制、循環(huán)載荷下的動(dòng)靜態(tài)傳感特性以及PVDF壓電薄膜在金屬結(jié)構(gòu)裂紋損傷健康監(jiān)測(cè)中的行為。其主要研究結(jié)果如下:（1）PVDF傳感器的靜態(tài)偏置與放大增益線性相關(guān),同時(shí)也說(shuō)明在不同的放大增益下,必須去除靜態(tài)偏置的影響才能真實(shí)有效的反映傳感器的輸入情況;由于PVDF絕緣層和粘附層對(duì)外部應(yīng)變環(huán)境的削弱,實(shí)驗(yàn)輸出值相對(duì)理論值略有偏差;當(dāng)金屬試樣的變形方向與PVDFd₃₁方向一致時(shí),傳感器系統(tǒng)具有較高的輸出靈敏度。通過(guò)在5 Hz到25 Hz范圍內(nèi),響應(yīng)靈敏度隨頻率的增加而增加,頻率偏差隨頻率的增加而減小。（2）通過(guò)將P... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

正壓電效應(yīng)示意圖（陶寶祺，1997）

圖 1-1 正壓電效應(yīng)示意圖（陶寶祺，1997）Fig.1-1 Schematic diagram of positive piezoelectric effectChargeNo external force Tensile load Compressive load

料與基體的融合性差，難以與監(jiān)測(cè)的機(jī)械形成良好的融合而影響監(jiān)測(cè)效率（，2004）。聚合材料壓電特性的研究始于生物材料，但這些材料的壓電性普遍較弱，實(shí)用意義（易繼鍇，2004）。聚偏二氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride， PVD為一種新型的壓電高分子材料很好的克服了這些困難，因?yàn)樗难诱剐韵鄬?duì)要優(yōu)異很多，具有頻響寬、動(dòng)態(tài)范圍大、力電轉(zhuǎn)換靈敏度高、與微電子系統(tǒng)匹配（張永明，2008；H. Zhang，1993；K. Katsumi，1999）。PVDF 的優(yōu)異性能主要來(lái)源于其分子結(jié)構(gòu)，PVDF 分子由偏氟乙烯的均聚成，或者是由發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的含氟單體共聚物組成。氟原子取代 CH2= CH2一一側(cè)的兩個(gè)氫原子，就構(gòu)成了偏氟乙烯的均聚物，化學(xué)式為 CH2= CF2（，2004）。（a）（b）

【參考文獻(xiàn)】：
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