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。     

光折变晶体(K_(0.1)Na_(0.1)Sr_(0.54)Ba_(0.36))Nb_2O_6的电光系数

(K_(0.1)Na_(0.1)Sr_(0.54)Ba_(0.36)Nb_2O_6晶体属4mm 点群,有三个电光系数γ_(33)γ_(13)=γ_(23),γ_(51)=γ_(42)和三个压电系数 d_(33),d_(31)=d_(32),d_(15)=d_(24).对6328(?)波长,折射率 n_0=2.307,n_(?)=2.249.我们加工了一块 X×Y×Z=5.08×4.88×6.55mm~3的长方体样品用来测量 d_(33),d_(31)和γ_(33),γ_(23).又加工了另一块 YZw45°切的样品用来测量 d_(15)和γ_(51)尺寸为4.46×6.70×5.10mm~3.用干涉法测量晶体的压电系数,在 X×Y×Z 长方体样品的 Z 方向加电场,应变方向     

梯度功能压电材料的一组参数识别

当考虑压电材料的压电参数g31,弹性参数S33和材料密度ρ沿厚度呈梯度变化时,通过测量压电材料悬臂梁在电场或横向集中力作用下梁的宏观反映(如应变、位移和电势),给出了确定这些参数分布的公式,包括g31、S33的单参数识别及体积力与联合参数识别的方法.对联合参数识别方法在常体力、材料参数S33为常数或在厚度方向呈线性变化等情况下的应用问题进行了讨论.     

RbTiOPO_4晶体压电应变常数的测量

测量了RbTiOPO_4晶体的压电应变常数,结果为d_(33)=4.0,d_(31)=-0.3,d_(32)=-3.3,d_(15)=12.7,d_(24)=6.4×10~(-12)C/N.     

γ—甘氨酸晶体介电和压电性能的研究

γ—甘氨酸(γ—NH_2CH_2COOH)晶体是一种比较新的强压电体。我们用准静态方法测量了它的压电应变常数 d_(33)和 d_(11)(=dz_(22)),并利用动态法测量了d_(33)、机电耦合系数 k_(33)等,研究了13MHz 以下的介电谱,并对介电常数ε_(33)和压电应变常数 d_(33)、d_(11)等进行了比较和讨论。     

用于液相检测的横向场激励模式压电传感器

与传统基于石英晶体微天平的压电传感器相比,横向场激励模式压电传感器具有更优异的性能。该文基于微声波理论,分析了横向场激励模式压电体声波器件的声传播机理,计算了石英晶体在任意切型及横向电场方向上的压电耦合系数,并根据计算结果设计了新型的传感器结构。3种不同浓度的水溶液用于测试传感器对液体粘度、介电常数和电导率等变化的响应。结果表明,横向场激励压电传感器不仅具有较好的质量敏感效应,还对被测液体电特性参数变化具有较高的灵敏度,可用于研制复合型压电生物传感器。     

用于液相检测的横向场激励模式压电传感器

与传统基于石英晶体微天平的压电传感器相比,横向场激励模式压电传感器具有更优异的性能。该文基于微声波理论,分析了横向场激励模式压电体声波器件的声传播机理,计算了石英晶体在任意切型及横向电场方向上的压电耦合系数,并根据计算结果设计了新型的传感器结构。3种不同浓度的水溶液用于测试传感器对液体粘度、介电常数和电导率等变化的响应。结果表明,横向场激励压电传感器不仅具有较好的质量敏感效应,还对被测液体电特性参数变化具有较高的灵敏度,可用于研制复合型压电生物传感器。     

钛酸铋钠-钛酸钡铁电单晶纵向压电效应取向性质研究

基于无铅铁电单晶钛酸铋钠-钛酸钡(0.95(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3-0.05BaTiO_3)的全矩阵系数,系统地研究了晶体纵向压电效应的取向性质。在(100)面和(010)面上纵向压电参数d_(33)的取向变化规律完全相同,最大值均出现在[001]方向,其值为360pC/N;而在(001)面上,压电参数的大小与取向无关,表现出各向同性,其值均为360pC/N。在(110)面上压电参数也具有明显各向异性,最大值为209.2pC/N;沿[111]方向的d_(33)为88.1pC/N。     

烧结温度对PMSZT压电陶瓷相结构和机电性能的影响

采用固相合成法制备了三元系压电陶瓷Pb_(0.98)Sr_(0.02)(Mn_(1/3)Sb_(2/3)),(Zr_(0.5) Ti_(0.5)_(1-x)O_3(0相似文献   

压电和声波理论及器件技术

正2015年全国压电和声波理论及器件技术研讨会(2015 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves,and Device Applications,SPAWDA2015)于2015年10月30日~11月2日在山东济南召开。会议由中国力学学会(CSTAM)、中国声学学会(ASC)和IEEE超声、铁电体与频率控制学会(UFFCs)主办,山东大学晶体材料国家重点实验室和物理学院联合承办。会议议题包括:压电和铁电材料(陶瓷、晶体、薄膜和微纳米等)、压电理论(包括微纳米压电理论)、声波理论(表面波和声体波等)、压电器件设计与分析(谐振器、传感器、换能器、MEMS/NEMS等压电器件)、超声学、压电器件的加工与制造技术(包括     

颗粒定向的PbBi_2Nb_2O_9陶瓷的压电性质

本文叙述颗粒定向的PbBi_2Nb_2O_2陶瓷的压电性质。具有高颗粒定向程度的陶瓷呈现了很强的各向异性的电性质。垂直于热压方向,其压电系数d_(33)高达40×10~(-12)C/N的量值。而平行于热压方向,陶瓷不可能被极化。     

Ga3+取代Sc3+对BSPT64高温压电陶瓷的性能影响

基于0.36BiScO_3-0.64PbTiO_3(BSPT64)高温压电陶瓷体系, 引入Ga_2O_3并通过传统固相反应法制备了 0.36[BiSc_(1-x)Ga_xO_3]-0.64PbTiO_3(x=0.001、0.003、0.005、0.008、0.01、0.015、0.02)系列压电陶瓷.X射线衍射分析表明Ga~(3+)取代B位的Sc~(3+)不影响BSPT64体系的钙钛矿结构.通过对材料介电和压电性能的研究,发现在取代量x=0.01附近,BGSPT64x陶瓷的各项性能表现最优.BGSPT64-0.01陶瓷的压电常数d_(33)、机电耦合系数kp分别为510 pC/N和61%,剩余极化强度P_r和矫顽场E_c分别为49 μC/cm~2和21 kV/cm.研究表明,BGSPT64-0.01陶瓷是一种优良的压电换能器和传感器材料.     

二维电子气深度对一维电子通道中声电电流的影响

表面声波(SAW)在GaAs／AlxGa1-x As量子阱表面沿一维电子通道方向传播时，可诱导产生声电电流，由于GaAs／AlxGa1-x As材料的压电效应，伴随SAW要产生一个压电运动电势，该压电势与异质结中二维电子气(2DEG)的深度有关，作者采用准经典(WKB)近似，研究了2DEG的深度对一维电子通道中声电电流量子化特性的影响。     

切向极化薄壁压电陶瓷圆管电声换能器理论

本文在简化假设下,导出切向极化压电陶瓷薄壁国管换能器无负载电导纳方程,它可用以计算k_(31),k_(33),d_(31)和d_(33)等机电参量,进而建立薄壁管在水介质中振动方程,给出直至超过径向共振频率的宽频域内发射声功率和接收灵敏度关系式。顺便就辐射阻抗对发射声功率与接收灵敏度的影响作了讨论。本文所建议的方法,在计算切向极化(还有径向极化)陶瓷圆管换能器的发射与接收特性上,具有明显的优点。     

熔锥形光纤声发射传感器的实验研究

为克服传统的压电传感器体积大、质量大及易受电磁干扰等缺点,研制一种基于熔锥形光纤耦合器的新型光纤传感器。通过在铝板和碳纤维复合材料层板上进行断铅声发射探测实验,分析其频谱,得到频率响应为300kHz,比压电传感器的频率200kHz响应高。将该传感器对纤维缠绕压力容器打压时进行在线检测,得到水压分别为2．4和3MPa时的声发射信号,得出压力容器会发生基体开裂和界面损伤两种损伤模式。结果表明,该传感器具有制作简单、体积小和灵敏度高等优点,能够探测频率为几十千赫兹到几百千赫兹的声波。     

锰掺杂BNT-BaTiO3陶瓷微结构和电性能的研究

研究了(Bi1/2Na1/2)TiO3-BaTiO3压电陶瓷在准同型相界附近锰离子掺杂对材料微观结构、压电和介电性能的影响.采用XRD和SEM等方法对材料的相结构和晶粒生长情况进行了研究.结果表明:掺锰有促进烧结的作用并能使晶格发生畸变,使相结构中的四方相向三方相转变;当掺杂量质量分数为0.3%时,可以获得较好的综合性能,压电常数d33=124 pC/N,径向机电耦合系数kp=31%,介电常数3Tε3/0ε=615,介电损耗tanδ=0.014,机械品质因数Qm=267,频率常数Np=3 050 Hz.m.     

压电悬臂梁式微型电场传感器的设计与制备

提出并研制一种新型压电悬臂梁式微型电场传感器,该传感器是基于压电(PZT)薄膜驱动的悬臂梁式微型电场传感器;同时介绍了传感器的工作原理、结构设计、制作工艺以及初步测试结果。该微型电场传感器由多根压电悬臂梁构成,每根悬臂梁能同时具有屏蔽电场和感应电荷功能。对传感器感应电荷的能力进行了计算;并根据计算结果和工艺要求设计了传感器的参数。该微型电场传感器采用微加工技术制作,每根悬臂梁为多层复合结构(Al/Si3N4/Pt/PZT/Pt/Ti/Si O2/Si),其中PZT薄膜采用溶胶-凝胶法制备。测试结果证明,传感器具有良好的响应特性。     

透明铁电单晶:声—光—电耦合器件领域透出新光亮

压电效应是指当材料受到外力作用时,其表面会产生电荷,或在电场作用下发生形变的现象.它的英文是Piezoelectricity,源于古希腊语Piezein/Piezo和 Electricity,即"压"而生"电". 具有压电效应的材料统称为压电材料,被广泛应用于医疗超声成像、工业超声检测、水声探测以及各类传感器(如加速度...     

传感器用钛酸铅系压电陶瓷

本文介绍一种能用作压力传感器、加速度传感器和滤波器的钛酸铅系压电陶瓷材料。 所谓压电材料是指利用压电效应能感知压力大小的材料。当压力加于压电材料时,材料产生形变,同时产生电流,通过电流值测定即可测知压力大小。 用作压力传感器或加速度传感器的压电材料,其压力一电流输出特性必须绝对稳定,即使环境温度变化较大时也应如此。然而,现有钛酸铅系压电材料,或是居里温度太低,或是高温时压力—电流输出的磁滞变大,或是介电常数的温度变化率大,总之,压力—电流输出特性随温度变化明显,不能用作压力传感器、加速度传感器。从某种意义上说,迄今尚未开发出用作传感器的压电材料。     

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