PVDF的大拉伸变形测试机理研究.pdf

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1、第23卷第6期传感技术学报Vo1．23No．62010年6月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJun．2010TheResearchofSensingMechanismofPVDFinLargeStrainConditionJIELinfeng，ZHUXiaofeng，WANGGuolin，YUANYingliang，1．SchoolofMechatronicsEngineering，NanehangUniversity，Nanchang330031，China；、＼2．SchoolofAutomobileandTra

2、fficEngineering，Jiangsu，eangJiangsu212013，China]Abstract：Onthebasisofthetestingmechanismundermicro-strain，thispaperresearchedstudiedandanalyzedthestrainofPVDFunderlarge—strainandderivedthelarge—straintestingmechanismofPVDF．Thesensingmecha·nismwasdeducted，Thefeasibilityofthetheore

3、ticalmethodwasverifiedwithlarge—strainexperimentbycombiningself-madePVDFstraingaugepiezoelectricfilm．TheresultofresearchprovidedthetheorybaseofdesigningPVDFsenorfortestinglarge—strain．Keywords：piezoelectricthinfilm；PVDF；sensingtestingmechanism；large-strainEEACC：2860APVDF的大拉伸变形测试机

4、理研究木揭琳锋，朱晓锋，王国林，袁银良／1．南昌大学机电工程学院，南昌330031；、＼2．江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013／摘要：基于压电薄膜聚偏二氟乙烯(简称PVDF)在小应变下的测试机理，研究和分析了PVDF压电薄膜在大拉伸下的变形，推导了PVDF的大拉伸测试机理。通过自制的PVDF压电薄膜应变片大拉伸试验验证了该理论方法的可行性，为进一步开展PVDF测试大拉伸变形的应用研究提供了理论依据。关键词：压电薄膜；PVDF；测试机理；大拉伸应变中图分类号：TP212．1文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)06-0896-

5、03聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜作为一种性能制成的传感器响应很快(ns量级)，灵敏度很高，在稳定的柔性压电材料具有价格低廉、耐腐蚀性好、柔0～20GPa范围内都有很好的信号输出，图1为软、可任意分割等优点，对工作环境的适应性也比较PVDF压电薄膜的结构简图。国内外已经开展大量好。它具有以下主要优点：(1)质轻柔软，密度是相关研究将PVDF压电薄膜用于测量应变。鉴于PZT压电陶瓷的1／4，对结构的力学性能影响很小，PVDF薄膜拉伸断裂伸长率达到25％，国外有将其与结构有着良好的兼容性，可制作成各种形状的大用于测试1％～10％的试验应用，通过试验研究来面

6、积传感元件铺设在结构的表面进行面监测；(2)判断其用于轮胎形变的可能性，但没有相关的技术压电常数高，比石英高十多倍。特征参数g比PZT阐述。本研究开展PVDF大拉伸形变测试机理的理高20倍左右，便于信号采集与处理；(3)具有良好论分析和研究，就是为进一步应用PVDF压电薄膜的机械强度和韧性，对湿度、温度和化学物质表现出应变片用于测试橡胶制品的拉伸大变形做准备。很高的压电稳定性；(4)属于动态敏感材料，对于机械应力或应变的变化响应快，便于测量冲击荷载引起的变形；(5)具有相当宽的频率范围，能达到0．1Hz~1]几个GHz；(6)PVDF传感器布置简便，对外

7、界设备要求较少；(7)高介电强度，可耐受强电场作用(75V／lxm)，此时大部分陶瓷已退极化；(8)成本低。PVDF薄膜可以做得很薄(如9m)，用它图1PVDF压电薄膜的结构简图项目来源：浙江省教育厅资助项目(20061616)收稿日期：2009—10—16修改日期：2010—02—05第6期揭琳锋，朱晓锋等：PVDF的大拉伸变形测试机理研究8971PVDF的微应变测试机理PVDF压电薄膜是在聚偏氟乙烯上下表面涂银作为电极制作而成的。当PVDF受到拉伸时上下表面就会产生正负电荷。若#l-)JI电场为零，则其输出电荷与其受到的应变有如下关系：Q=(d3ll

8、+d3282+d333)AyPvDF(1)式中：d。，、d，，、d33一分别为沿