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

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【摘要】：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 metal core PVDF fiber)傳感器,對(duì)PMPF的氣流傳感特性和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),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(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。通過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究,表明PMPF和SMPF人工毛發(fā)傳感器對(duì)沖擊氣流具有明顯的方向傳感能力,SMPF對(duì)于沖擊振動(dòng)和簡(jiǎn)諧振動(dòng)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(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN384;TP212
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本文編號(hào)：1302118