[实用新型]高分子压电薄膜位移传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及位移传感器。

背景技术

近年来，压电智能材料(Piezoe lectric Sm artM ate rial)特别是高分子压电薄膜(Po lyv iny lidene fluor ide，PVDF)作为压电式传感器在测量和控制结构振动及噪声中的应用越来越引起关注。PVDF薄膜具有密度低、机械韧性好、可塑性强等特点，把它加工成薄膜粘贴在结构体上，对系统响应的影响很小。是一种理想的粘贴式或埋入式压电传感器。但PVDF薄膜到底做成什么形状、大小，以及怎样和其他组件配合，成为需要研究的方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高分子压电薄膜位移传感器，以解决PVDF薄膜到底做成什么形状、大小，以及怎样和其他组件配合的问题。

高分子压电薄膜位移传感器，包括基座，振动件的一端固定安装在基座上为固定端，另一端为自由端，固定端设置有PVDF薄膜。

所述PVDF薄膜为三角形。

所述三角形的底边与固定端端头边缘重合。

底边长度为3/5固定端端头边缘长度。

所述三角形的高度为1/2振动件长度。

所述三角形为等腰三角。

本传感器提出了PVDF薄膜到底做成什么形状、大小，以及怎样和其他组件配合的方案。PVDF薄膜的形状非常简单，便于制造；所设计的形状与结构表面上的外激励力性质(如激励力类型、位置等)无关。若加工为加速度计，与传统的加速度计相比，本位移传感器具有质量轻、价格低廉、可以与结构一体化等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

如图1所示，高分子压电薄膜位移传感器，包括基座1，振动件3的一端固定安装在基座1上为固定端，另一端为自由端，固定端设置有PVDF薄膜2。

所述PVDF薄膜2为三角形。

所述三角形的底边与固定端端头边缘重合。

底边长度为3/5固定端端头边缘长度。

所述三角形的高度为1/2振动件3长度。

所述三角形为等腰三角。

为了验证使用PVDF薄膜2作为位移传感器的设计方法，我们以两端固定铝制梁为振动件3例，利用上述方法设计PVDF薄膜测量结构位移。实验所用的PVDF薄2膜为28Lm厚，表面为银电极。实验所用的振动梁尺寸为500mm*40mm*313mm，弹性模量E＝69*10⁹Pa，密度Q＝2700kg/m³。

首先用锋利的小刀把整块的PVDF薄膜切割成所需要的三角形，其长度L＝0.09m，用于测量固定梁x＝0.09m处的位移。由于采用的PVDF薄膜表面覆盖有很薄的绝缘塑料膜，所以可以通过普通的3M双面胶把PVDF薄膜沿固定端粘贴在梁表面上。

实验中,用B&K4810激振器作为外部力源,通过PCB208A04力传感器测量输入力,B&K PULSE动态分析仪进行正弦扫频(sw eep-sine),通过功率放大器驱动激励器,频率范围是0～1000Hz.首先测量输入力和PVDF薄膜之间的传递函数,为了验证PVDF位移传感器的结果,在其顶端位置布置一加速度计测量其位移，并与PVDF位移传感器的测量结果进行比较。PVDF位移传感器的测量结果与加速度计的结果吻合得很好。

本传感器提出了PVDF薄膜到底做成什么形状、大小，以及怎样和其他组件配合的方案。PVDF薄膜的形状非常简单，便于制造；所设计的形状与结构表面上的外激励力性质(如激励力类型、位置等)无关。若加工为加速度计，与传统的加速度计相比，本位移传感器具有质量轻、价格低廉、可以与结构一体化等优点。