DOI：10.11883/bzycj-2022-0152基于PVDF复合压电效应的低强度冲击波柔性测量*范志强1,2，常瀚林1，何天明1，郑航3，胡敬坤1，谭晓丽1（1.中北大学理学院，山西太原030051；2.西北工业大学航空学院，陕西西安710072；3.中国科学院材料力学行为和设计重点实验室，安徽合肥230027）摘要：为探索低强度冲击波的柔性测量技术，对PVDF（polyvinylidenefluoride）压力传感器开展冲击波加载和灵敏度标定实验，评估其低强度冲击波压力测量的可靠性。基于微结构设计改进薄膜传感器，获得适用于低强度冲击波压力测量的高灵敏柔性传感器，结果表明：单一压电工作模式的薄膜传感器测量低强度冲击波时有效输出电荷量和信噪比较低，测量结果容易受压电膜力电响应非线性、结构表面变形振动以及封装因素的影响，灵敏度系数不稳定、个体差异性大。采用周向固支的微结构设计能够将作用于薄膜传感器表面幅值较低的冲击波转换为幅值较高的面内拉应力，产生的复合压电效应可大幅提高传感器名义灵敏度系数、降低个体差异性。研制的柔性传感器在0.2～0.7MPa压力范围内名义灵敏度约900～1350pC/N，相对测量误差不大于±13%。关键词：冲击波；柔性测量；聚偏氟乙烯；复合压电效应；灵敏度系数中图分类号：O383国标学科代码：13035文献标志码：AFlexiblemeasurementoflow-intensityshockwavebasedoncouplingpiezoelectriceffectofPVDFFANZhiqiang1,2,CHANGHanlin1,HETianming1,ZHENGHang3,HUJingkun1,TANXiaoli1(1.SchoolofScience,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,Shanxi,China;2.SchoolofAeronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,Shaanxi,China;3.CASKeyLaboratoryofMechanicalBehaviorandDesignofMaterials,Hefei230027,Anhui,China)Abstract:Toexploretheflexiblemeasurementtechnologyoflow-intensityshockwave,thesensitivitycalibrationexperimentwasperformedonPVDF(polyvinylidenefluoride)filmedpressuregaugesbyusingashocktube.ThemeasurementreliabilityofflexiblePVDFpressuregaugeforlowintensityshockwavewasevaluated.Toimprovethemeasurementstabilityandsensitivity,thefilmedpressuregaugewasmodifiedbasedonthemicrostructuredesignandobtainedaflexiblegaugewithhighforce-electricsensitivity,whichwasmoresuitableforlow-intensityshockwavemeasurement.Itwasfoundthattheeffectiveoutputchargecausedbytheout-of-planesh...
