基于PVDF的压电能收集电路的设计

针对环境中压电振动能的收集问题,该文提出基于PVDF(压电薄膜)的压电能收集电路的设计。首先,需要对PVDF压电传感器的具体工作原理进行研究,制作一种可以将PVDF中压电能提炼出来的传感器;其次,将采集到的振动电压信号,通过AC-DC、DC-DC转换电路进行整流、滤波、升压;最后,通过充电电路给锂电池进行充电,将不易收集利用的压电能改变成稳定的电能存储在锂电池中,实现压电能的合理收集和利用。     

基于PVDF的便携式脉搏仪的设计与实现

针对目前市场上比较紧缺面向普通非医务人员使用的高性能便携式脉搏仪,设计了一种基于PVDF压电薄膜的便携式脉搏仪,可对人体的心率、血压等进行24小时监测。测试结果表明,本设计与电子血压计、手环等市场上同类产品相比,简单可靠,性能稳定,具有较高的实用价值。     

PVDF压电传感器温度特性研究

PVDF压电薄膜制作的压电传感器在使用过程中存在热释电效应,这将增大压力测量误差．针对该问题,采用电荷积分法设计了试验方案并对自制的PVDF压电传感器进行了热释电效应的试验研究,通过分析,得出了PVDF压电传感器的温度使用范围,并拟定了温度修正曲线．在PVDF压电传感器的使用过程中应用温度修正,可以提高PVDF压力传感器的测量精度．     

利用PVDF设计两维简支结构声辐射模态传感器

PVDF(polyvinylidenefluoride聚偏氟乙烯 )是一种新型的压电高分子材料 ,它不仅密度低 ,而且具有较强的压电性 ,机械性、可塑性好等特点 用特定形状的PVDF薄膜作为误差传感器 ,将它贴在结构体表面上时 ,对系统产生很小的影响 笔者在声辐射模态理论以及两维分布式压电传感器方程的基础上 ,利用PVDF独特的积分特性 ,以简支矩形板为例 ,设计了PVDF压电薄膜传感器用于测量简支板第一、二阶声辐射模态伴随系数 并在理论上进行数值分析比较可知 ,这种特定形状的PVDF薄膜作为误差传感器是可行的     

不同力和温度对PVDF压电薄膜压电系数的影响

为揭示在不同力和温度条件下PVDF压电薄膜介电常数的特性,利用MTS伺服液压试验机和分离武Hopkinson压杆装置对PVDF压电薄膜施加了不同形式的载荷,试验采用的温度是在293-363 K之间.为将PVDF 压电薄膜所感受的电荷量转成电压.制作了源跟随测量电路,问接获得压电系数D33.结果表明:(1)低噪声源跟随电路可有效测量PVDF 薄膜输出;(2)PVDF压电薄膜的压电系数D33对温度很敏感;(3)D33值在加载初始阶段波动很大,所以实际应用中应给PVDF提供一个预压载荷,以确保有一恒定的压电系数D33;(4)当压载荷沿倾斜方向作用在PVDF 表面时,由于有剪切力作用,D33 值会随着倾斜角的变化发生显著改变;(5)PVDF 薄膜具有很宽的频响,更适用于测定不同载荷条件下的侵彻或冲击等动态载荷.     

通过PVDF测量简支梁声辐射模态伴随系数

PVDF(Polyvinylidenefluoride,聚偏氟乙烯 )是一种新型的压电高分子材料 ,它具有独特的压电效应 ,近年来受到人们广泛关注 笔者在声辐射模态理论及一维分布式压电传感器输出电压方程基础上 ,利用PVDF独特的积分特性 ,以简支梁为例 ,通过设计PVDF压电薄膜传感器的形状 ,测量了简支梁第一、二阶声辐射模态伴随系数 并对实验数据进行了分析比较     

声频定向PVDF超声波传感器的设计与测试

在分析压电高聚物PVDF薄膜性质的基础上,论证了PVDF膜在声频定向传感器设计中的优越性.同时针对一种半圆柱面薄膜振动理论,设计出应用在空气中的声频定向传感器结构,通过试验测试,该传感器的谐振频率和理论计算值吻合.证明了这种薄膜振动理论在声频定向传感器中的应用合理性,为声频定向扬声器的进一步结构优化提供了有利的理论依据.     

通过PVDF测量简支梁声辐射模态伴随系数

PVDF（Polyvinylidene fluoride,聚偏氟乙烯）是一种新型的压电高分子材料,它具有独特的压电效应,近年来受到人们广泛关注,笔者在声辐射模态理论及一维分布式压电传感器输出电压方程基础上,利用PVDF独特的积份特性,以简支梁为例,通过设计PVDF压电薄膜传感器的形状,测量了简支梁第一、二阶声辐射模态伴随系数,并对实验数据进行了分析比较。     

基于PVDF的压电触觉传感器的研究进展

聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜因具有柔韧性强、机械强度高、灵敏度高、频响范围宽等优点,在触觉传感器、超声换能器等领域具有广泛的应用前景.文中首先介绍了基于PVDF的压电触觉传感器的工作原理和制作工艺,然后从器件的压电性能优化、微结构化、集成化、柔性化、仿生化5个方面系统概述了PVDF压电触觉传感器的研究现状与发展趋势,讨论了其在机器手、微创手术、健康监测领域的应用研究与进展,最后分析了目前PVDF压电触觉传感器发展的不足和未来的主要研究趋势.     

新型柔性压电薄膜在管道泄漏检测中的应用

针对传统固体压电陶瓷式压电探头安装结构复杂、响应频率范围窄、对于复杂曲面不适应等缺点导致的在管道泄漏检测中灵敏度不高、检测范围较近等问题,提出一种采用新型柔性压电薄膜作为声发射传感器的管道泄漏检测方法。首先,将偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物P(VDF-TrFE)高分子柔性压电薄膜与传统压电陶瓷式、空气耦合式3种传感器布置于管道表面;然后,采用软硬件结合的方式采集不同状态下的管道壁面信号;最后,通过FFT等时频域信号处理算法对采集信号进行分析处理,通过时域和频域波形特征判断管道泄漏状态。实验结果表明：在泄漏信号响应方面,新型P(VDF-TrFE)柔性压电薄膜相比传统压电陶瓷式传感器表现出了更高的灵敏度和更大的响应值,能够检测出更小的泄漏,且该类型传感器受安装以及位置角度的限制较小;随着泄漏源距离的增加,P(VDF-TrFE)柔性压电传感器的衰减程度较压电陶瓷和空气耦合式传感器低,能够检测出更远距离的泄漏;P(VDF-TrFE)柔性压电传感器能够作为一种新型的声发射传感器应用于地埋管道泄漏等复杂结构损伤失效检测中,具有重要的研究意义和应用价值。     

基于PVDF压电材料的压力传感器设计

设计一种基于有机聚偏二氟乙烯(PVDF)压电材料的压力传感器, 其结构包括探头、 电荷放大电路、   滤波电路和电压放大电路. 压力将触头移动, 使振动的弹性铁片产生形变,  通过弹性铁片上PVDF材料的电压信号变化可实现对压力的测量. 该传感器灵敏度为61.22 mV/N, 可应用于多种压力的测量.     

Effect of Packaging Material on Piezoelectric Response of Sensor with Electrospinning Polyvinylidene Fluoride( PVDF) Nanofiber Web

The polyvinylidene fluoride(PVDF)nanofiber web by electrospinning technology has the characteristics of fast response,high sensitivity,wide range of pressure,etc.,and provides new sensitive materials for the sensor testing the dynamic pressure such as foot pressure during walking.Because of the nanofiber mesh structure,it must be packaged to collect piezoelectric charge and bear strong mechanical behavior before industrial practice.The PVDF nanofiber web is usually packaged by incorporating a pair of flexible electrode as well as the lead of signal output.This present work will introduce the detailed packaging process and technology of PVDF nanofiber web,and three different types of packaging electrode materials(adhesive copper foil tape,indium tin oxide(ITO)thin plate,and adhesive conductive cloth)in previously published literatures are compared by the piezoelectric response of their sensor prototypes to a periodic mechanical activation.The results showed that the surface property of packaging material had a significant effect on the piezoelectric response of sensor by PVDF nanofiber web.For PVDF nanofiber web sensor,therefore,it needed a deep investigation on the specific packaging technology in terms of different working conditions.     

振动板声辐射模态伴随系数的测量

以工程常见四端位移为零的振动板为例，提出一种新的压电式传感器的设计方法测量第一阶声辐射模态伴随系数．利用特定形状的PYDF（Polyvinylidene fluoride聚偏氟乙烯）薄膜作为误差传感器，使PVDF输出信号为所需要的第一阶声辐射模态伴随系数．结果表明PVDF传感器不仅适用四边简支，四边固定以及介于两者之间的边界条件板结构，而且所设计的PVDF形状作为误差传感器对振动结构表面振速分布变化十分敏感．试验数据表明利用PVDF传感器测量振动结构第一阶声辐射模态伴随系数是可行的。     

非接触式汽车驾驶员心电监测系统设计

驾驶员疲劳驾驶是引发道路交通事故的主要原因,依据心冲击图（BCG）、呼吸等生理参数客观监测行车过程中的驾驶员疲劳状态成为了研究热点。针对传统生理信号采集需用复杂电极和导联线接触人体的弊端,基于偏聚氟乙烯（PVDF）压电薄膜的正压电特性,设计了一种非接触式汽车驾驶员心电监测系统。构建了可靠的小信号调理和电压抬升电路,研究了心冲击图和呼吸信号的分离提取算法,计算出心率和呼吸率并通过低功耗蓝牙通信发送到手机软件（APP）进行显示。实验表明,系统能实时可靠的监测行车中驾驶员的心率和呼吸率,提高了汽车行驶的主动安全性。     

稠油油井出砂实时监测关键技术研究

在油井出砂监测系统中,出砂信号检测传感器为其关键技术之一.提出采用PVDF压电薄膜为敏感材料,设计了缠绕型的出砂信号检测传感器.给出了传感器的结构、工作原理和信号处理原理.传感器应用在稠油油井出砂模拟系统中,识别出了砂粒对管壁碰撞后产生的声波信号,从而验证了该新型传感器工作的有效性,且其具有易于安装、灵敏度高的特点.试验结果表明,由该传感器检测流体中的含砂量具有较高的精度.     

通过压电式传感器测量振动结构的体积位移

以简支板为例，提出一种新的压电式传感器的设计方法测量体积位移，通过在板表面布置一组相同形状的矩形PVDF薄膜作为传感器。然后通过对这组PVDF传感器的输出信号设计相应的加权系数，使加权后输出信号之和等于体积位移，研究表明这种传感器设计方法与辐射体表面上的外源励力性质（如激励力类型、频率以及位置等）无关。     

压电执行器位移自感知方法研究

在压电执行器闭环控制系统中,需要位移传感器提供位移反馈量．为了省略位移传感器,提出一种利用电子电路使压电执行器自感知其自身位移的方法．根据压电电荷几乎与位移成正比的特点,用电子电路获得驱动电荷,从电荷换算位移．提出了对压电执行器采取电压驱动和获取电荷为一体的复合驱动方法,高压运放输出作为高压驱动电源,电流积分器获得压电电荷．实验测量了带载和空载下压电双晶片和压电叠堆的自由位移,通过涡流位移传感器标定得到,双晶片位移自感知误差小于3．61％,叠堆位移自感知误差小于1．81％,实验测量了压电叠堆带载情况下的输出位移,结果表明可以用于带载位移自感知。