PVDF压电薄膜指套式电子血压计的研究

本论文基于通过指脉搏可作为测量人体血压的依据,介绍了一种新型电子血压计—PVDF(聚偏氟乙烯)压电薄膜指套式电子血压计的基本原理和使用方法,由PVDF压电薄膜的静、动态特性理解薄膜式压电传感器的工作原理,并且将PVDF压电传感器与信号处理电路相结合,把手指的血压变为电信号,通过检测电路处理直接得到血压值。这种电子血压计充分利用了PVDF薄膜良好的压电效应制成传感器,使得血压的测量误差更小,具有轻轻便携,测量方法简单的优势,可以为临床医学检测和家居预防保健提供参考。     

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．     

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。     

利用不同沉积温度和衬底控制压电/压磁异质结的磁电耦合系数

以生长在不同电极衬底:MgO,c-sapphire,a-sapphire,Si上的钙钛矿PbTiO3(PTO)/Terfenol-D压电/压磁异质结为例,利用唯象热力学理论研究了热应力对压电/压磁异质结磁电耦合效应的影响.计算结果表明,铁电薄膜内的热应力强烈依赖于薄膜沉积温度与衬底、薄膜之间热膨胀系数的差异,而热应力又显著影响磁电耦合性能.对于热膨胀系数大于薄膜材料的衬底,如MgO,铁电薄膜内的热应力为压应力,导致压电/压磁异质结的磁电电压系数增强;对于热膨胀系数小于薄膜材料衬底,如c-sapphire,a-sapphire,Si,铁电薄膜内热应力为拉应力,导致压电/压磁异质结的磁电电压系数减小.研究提出了通过改变沉积温度以及选择合适衬底来调控压电/压磁异质结磁电耦合效应的新思路,为工程上增强压电/压磁异质结磁电耦合性能提供了新的途径.     

压磁压电层合复合材料圆柱壳表面局部分层屈曲

摘要：
基于复合材料层合壳理论,利用压磁压电纤维材料的本构关系,考虑在温度和电场、磁场作用下,推导含压磁压电材料的局部非对称分层子层壳的总势能及屈曲控制方程.分析子层屈曲时,考虑了面内横向位移.通过对不同铺层形式的计算,给出了温度、电场、磁场荷载作用下,压磁压电复合材料层壳的几何参数、物理参数对任意方向椭圆形的局部分层屈曲临界应变值的影响规律. 关键词：
压磁压电复合材料; 复合材料层合圆柱壳; 局部分层屈曲; 温度载荷; 电场强度; 磁场强度; 临界应变 中图分类号： O 341
文献标志码： A     

氧压对PLD技术制备0.935Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-0.065BaTiO_3-0.01Al_6Bi_2O_(12)薄膜的影响

压电薄膜具有优异的铁电、压电和介电性能,被广泛的应用于存储器、微传感器和微驱动器等领域中.目前脉冲激光沉积技术(PLD)成为一种新兴的薄膜制备技术,沉积薄膜的质量容易受到衬底温度、氧压、靶材与衬底距离、激光能量等方面的影响.本文基于0.935Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-0.065BaTiO_3-0.01Al_6Bi_2O_(12)(简称为BNBT-0.01AB)薄膜,利用PLD制备技术研究了不同氧压(15Pa,30Pa)对沉积的薄膜结构与性能的影响.结果表明:在30Pa下沉积得到的薄膜产生了(l00)方向的择优取向生长,晶粒呈立方块状,有效压电系数d*33为103pm/V;15Pa下沉积得到的薄膜为随机取向,晶粒呈片状,有效压电系数d*33为69pm/V.本研究结果为选择合适的沉积参数提供了有利的参考.     

电压和压力载荷下圆形薄膜压电驱动器形变分析

薄膜压电驱动器驱动均匀气体压力载荷时具有不同的形变特征.根据基尔霍夫薄板原理,采用最小能量法和里兹法建立了圆形薄膜压电驱动器耦合均匀压力载荷条件下的静态形变模型.分别在电压驱动、压力驱动以及电压与压力共同驱动条件下,实验测试了驱动器的形变特征,并与计算模型对比,发现最大相对误差在9.3%以内,验证了模型的可靠性.基于建立的形变模型,分别讨论了驱动器压电层与弹性基层的半径比和厚度比对驱动器形变的影响,分析了均匀压力载荷条件下驱动器的形变特性.结果表明,薄膜压电驱动器存在最佳的半径比和最佳的厚度比,并且在均匀压力载荷下,驱动器半径比低于0.71时会明显导致驱动器的边缘处出现反向形变,不利于驱动.     

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.     

PVDF基含氟聚合物压电传感器声发射性能

为研究PVDF基含氟聚合物膜压电性能并用于声发射传感器,系统比较了不同VDF含量的P(VDF-TrFE)共聚物和单向拉伸的PVDF膜在结晶、介电、铁电和压电性能方面的差异。首先采用溶液流延法制备了P(VDF-TrFE)和PVDF膜;然后使用XRD和DSC等相关设备分析膜的晶型,并利用宽频介电频谱仪和铁电测试仪分别比较了不同P(VDF-TrFE)与PVDF膜的介电性能和高电场下的电极化性能;最后构建了一种模拟声发射和接收性能的传感器测试装置,对压电传感器进行了基于断铅声发射信号测试。结果表明,和其它样品相比,P(VDF-TrFE) 80/20 mol%膜在200 MV?m~(-1)下具有最高的剩余极化值(P_r=11.4μC·cm~(-2)),极化后产生较大的压电应变常数(d_(33)=-25 pC·N~(-1)),最大断铅信号接收峰值电压达到14 mV,表现出良好的声发射电信号接收响应。此外,此P(VDF-TrFE) 80/20 mol%膜具有较高的Curie温度点(T_c=135.7℃),说明此样品具有更宽的服役温度范围。综上分析,P(VDF-TrFE)含氟聚合物膜铁电和压电性能优于拉伸PVDF膜,可作为优异的声发射传感器材料,该研究也为其后续在压电传感器方面推广应用提供了参考。     

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     

硅衬底SrTiO3薄膜的热敏特性

利用氩离子束镀膜技术在SiO2/Si衬底上淀积钛酸锶（SrTiO3）膜,并制成平面型电阻器。结果表明：在实验温区（28～150℃）内,SrTiO3薄膜具有负温度系数电阻特性,且热敏牧场生比较明显,在室温30℃时,温度系数α达－2．15％℃^-1。建立热敏电阻－电容器并联模型,分析了频率对不同温度下薄膜电阻器阻拢的影响。在实验温区内,SrTiO3薄膜的介电常数具有较好的热稳定性。     

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。     

E-S法测量压电元件压电应变常数d_(33)的研究

压电应变常数d33是表征压电元件压电性能的重要参数之一 本研究从d33的定义出发 ,利用压电元件的逆压电效应 ,给出一种测量d33常数的新方法———E -S法 文中通过实验对具体的压电陶瓷片的d33进行了测量 ,并将E -S法与准静态法的测试结果进行比较分析 ,结论表明这种方法具有较高的精度     

POSFET压电传感器结构参数与特性的研究

本文分析了ＰＯＳＦＥＴ压电传感器的结构参数与特性。理论分析表明ＰＶＤＦ薄膜的声学灵敏度与膜的厚度和膜的弹性刚性系数成正比。实验结果显示，ＰＯＳＦＥＴ传感器的输出峰值随扩展栅面积的增加而增大，随沟道长度的减小而增大。ＰＯＳＦＥＴ传感器的灵敏度比之ＰＶＤＦ直接粘贴硅背衬传感结构提高了２０ｄＢ。     

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.     

应变对氧化锌压电性能的调制机理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了ZnO材料的压电性能与其所处应变状态的关系,探索并揭示了应变对ZnO材料压电性能的调制规律和影响机制.结果表明,随着体系所处的应变状态依次从较大的压应变、较小的压应变、较小的拉应变到较大的拉应变变化时,ZnO材料沿[0001]方向的压电系数e33单调递减,而并非定值.体系受较大拉应变时的压电系数仅约为受较大压应变时的1/8.我们发现体系沿[0001]方向的波恩有效电荷的变化与应变产生的与极化方向不共线的化学键的旋转的共同作用,可能是导致体系压电性能随应变状态发生变化的主要原因.这种由应变引起的机电耦合性能调制效应可为涉及ZnO及同类材料压电性能的器件设计和应用提供新的思路和理论支撑.     

恒压荷载下混凝土柱高温性能测试方法

混凝土构件在火灾中的高温耐火性能对建筑结构的安全性具有重要意义.根据混凝土柱构件在火灾中承受恒压荷载和高温双重作用的特征,设计出一种混凝土柱高温性能测试方法:将混凝土柱置于恒压荷载下,对其进行加热并恒温,测试加热至不同温度的混凝土构件的性能变化.根据混凝土柱在加热过程中的初始爆裂温度、高温后的爆裂程度、裂缝形态和力学性能等指标,评价其高温耐火性能.通过对3组高强混凝土棱柱体进行测试,结果表明:该方法能反映出受压混凝土柱构件的耐火性能,并且具有对测试仪器要求不高、测试方法简便和结果可靠的特点.