本文關(guān)鍵詞：含金屬芯PVDF纖維的設(shè)計、制備及傳感特性研究

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【摘要】：PVDF是一種有機聚合物壓電材料,具有直接的機電轉(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)傳感器和表面對稱電極含金屬芯PVDF壓電纖維(SMPF, Symmetric electrodes metal core PVDF fiber)傳感器,對PMPF的氣流傳感特性和SMPF的氣流、振動傳感特性進行了初步的研究,取得了一定的成果,主要研究內(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纖維制備結(jié)果的影響,分析了不同拉伸速度對纖維力學(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。并搭建了實驗系統(tǒng),測試了懸臂梁結(jié)構(gòu)PMPF的沖擊氣流傳感能力,并驗證了傳感模型。結(jié)果表明,PMPF傳感器可以測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在受到均勻流場的氣流沖擊時,SMPF表面電極產(chǎn)生電荷和氣流流速、方向之間的關(guān)系。搭建了實驗系統(tǒng),測試了懸臂梁結(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理論,建立了懸臂梁結(jié)構(gòu)SMPF的振動傳感模型,分析了懸臂梁結(jié)構(gòu)SMPF的固定端在受到?jīng)_擊或簡諧激勵時,SMPF的傳感電荷和振幅、方向之間的關(guān)系。搭建了實驗系統(tǒng),測試了懸臂梁結(jié)構(gòu)SMPF對簡諧振動和沖擊振動的傳感性能。通過理論分析和實驗研究,表明PMPF和SMPF人工毛發(fā)傳感器對沖擊氣流具有明顯的方向傳感能力,SMPF對于沖擊振動和簡諧振動也具有明顯的方向傳感性能,且具有體積小、質(zhì)量輕、靈敏度高的特點。
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN384;TP212
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本文編號：1302118