第8期袁人枢等:脉冲j菜)J条件下PVDF斥电薄膜的动态响应特'除5 2 测试系统的建立2.1 渣体介质脉冲压力发生装置如图2所示，液体脉冲压力发生装应由活举中1:，液照缸，端羔等构成，液，比缸内充满、液压油，盖II付确保兀气;也且密闭良好，装置上有两处对称位目的传感器安装孔，分别用来安装川川、压力传感器和标准斥阻传感然c当重锦;中山市塞杆进行加载3 实验结果与讨论3.1 PVDF压力传感器的灵敏度由于标准的压阻传感器可i~u得加载时院内i在体i主力，PVDF输州对应该压力信号的电荷，利用lli阳传感器测出的液体压力峰值几川MPa)和PVDF输出的电荷峰值Q\"，sx(pC)计算出加载后的PVDFl土力传感器输出灵敏度。时，áiH付产生液体冲J.i压力。处fr对称位置上的两传感器同时输入相等的ì1jlf行lli力信号c画过标准的ff.阻传感器反映出输入的压力信号，通过比较标准压阻传感器和PVDF斥力传感器的输IIi信号米研究PVDF压电烧膜压力传感器对液体冲击压力的动态响应特性、K=;二三(2) 10 9 8 图3动态测试系统构成简图将10次加载后的PVDrJJi力传感器以及标准1.k阳传感器输出站果汇总(表3)，通过两者的比值测算山每次加载PVDF1 2 3 4 õ ß 4 且力传感器的输山灵敏!支值。由武(2)得山PVDF压力传感器灵敏度的测最结果为1416.83 pC/MPaj投相关公;í:~PVDF压力1一活塞杆;2一左端盖;3一密封图;4一液压缸;5一标准压阻传感器;6一垫:\\;7一方将猪头is一密封OO;9-PVDF压力伶Æ~;lO一垫imB传感器灵敏度的怀准不确定度为4.000 pC/MPa. 表3加载次序冲击加载实验结果输出电衔灵敏.Jjt图2液体脉冲压力发生装置力H载压力2.2 信号调理PVDF压电i撑腰作为传感元件时以看作是电荷发生器，其输出的电学模型可以等效为电荷源，输出的电荷接入电荷放大器中，试验采用Kistler5011 J3电街放大器对PVDF输出的电荷信号进行放大调理。2 3 4 3 IMPa 7.188 4.413 7.955 4.417 7.760 4.257 8.524 5. 590 5.378 5.240 IpC 10 080 6244 11 326 6272 10 990 5964 12054 7980 7560 7560 2.3 压但传感器Enclevco model 8511 A压阻传感器作为试验中的标准传感丰棍，其参数如表2所示，各项参数完全满足实验要求。该传感器输出信号寻|出后采用全桥接线接入超动态附变仪'11供数据采集设备采集。表2灵敏度童手军6 7 8 9 10 / (pC . MPa -1 ) 1402.34 1 414.91 J 423.76 1 419.96 1 416.24 1 400.99 1 414. 12 1 427.55 1 405.73 1 442.75 对数据进行拟合，得到PVDF压力传感器输入输山的线性Endevco moclel A压阻传感器参数非线性度/句。似合曲线，拟合方程为Y= 1415. 7X +6. 0249 ( JA!_.图4)，相关系I作温度/飞(mV. kPa -1 ) 迟滞响Ji吃频率/H元数R=0. 99960 PVDF压力传感器的非线性度为1.12%，而标准的11铅12压力传感器(压电)非线性度为0.3%，标准的/MPa 。-l381% 0.0029 1.2 1.0 > 106 -54 -121 Endevco model 8511A压力传感器的(压阳)非线性度为1.2%，可见PVDF压力传感器输入输出的线性度介于标准的压电传感器和1主阻传感器之间，线性!支良好，数值稳定cυ14口佣0~[.~气l归2000卡....，.川采用J..k力天平对测试系统进行静态标庄，其中的基准压力计作为标准l主阳传感器析、定的ZZJ住c压阻传感器系统标虫草依为O.288 V/ MPa.在进行冲击加载时，作用在脉冲压力发生器中§宫i0川ω8000卡川，击的，压力峰'也由:r.~(l)得出:P=」42Lm且O.288 [)OOO卡4000卡__ .\".\" 祭2000卡__............-l 飞图424 6 S 10 压力/l'vIPa式中U.，阳为数据采集设备得到的信号电压峰值uPVDF 压力传感器输出灵敏度拟合曲线2.4 实验测试系统的搭建组建了自Endevcomodel 8511 A压阻传感器、叭'川、压力传3.2 P斗ìl)F压电薄膜的时域动态特性为了表征PVDF压电薄膜的时域功态'将险，将PVDFlli电薄膜输出脉)111波形的上升时间t，、下降时间tr，脉宽T与标准的压阻传感器输出波形的相应参数比较，考察PVDF压电薄膜对感器、Kistl巳r501113电伯放大器、NEC-A52503超动态应变仪，PXI总钱:数据采集设备的动态测试系统。如图3所示。输入的冲击压力信号的复现能力cJm载后，两传感器输州相应6 lnstmmenl Technique也ldSensor Aug. 2011 的脉冲信号。图5为斥阻传感器输山的信号波形，因6只I宽度ßp
o!'S; Applicaùons 10 Polar ~falerials and 表4传感器时挂在动态特性参数High Explosi\\'cs.IEEr. Tmn~aclion~ on Ullrao;onics, Fer明lectriω.and传上升时间Frcqucney Conlrul. 2α沟，47(6): 1+48 -1454. 感器下降时间信号脉宽2 SHIRI~OV A V. Pre阻四盹050rfrolll a PVDF fùlll. Sensors and Actu-类型t,!s Irls '71窒iators,2008 :48 -55. 标准压~É1.传感器0.000 498 0.000526 0.00078 [3] 1耳'ANGY C. Developlllclll of a PVDF 5Cll5or 81'咀yfor IllcasurCIllCI1l of the impulsive pl'CSSUl'C g(1nAral.~rl by C8,vilaÙOIl huhblc collapse. Experi-PVDF Hi Illentru Thenllal and Fluid 如何时的，2006;365 -373. 力传感器0.0α) 504 0.000520 0.000 78 [4] 孟一，易伟徒.PVDFW_为伶感糕的设计、标~及其在混凝土冲击表4中，差异自分比分别为1.19%、1.15%、0%，=试验中的1)iï.用.湖南大学学J臣，2ω9.36(12);1-5L5) 张丽宏.PVDF压电传感怨及其在液体压力激波测试中的Jl!L用研3.3 PVDF压电薄膜的频域动态特性究;[学位论文].南京:南京航夭航空大学2∞8.频带宽度是研究测量系统的颜域动态特性重要的指标，回[6) 军军咨华，~À<新.PVDF传感器在火炮弹底撞击应力测试中的应7、图8分别为压阻，传感器输出信号的幅频特性fIIl线和PVDF照用测试技术学报.2007.21(1) ;90 -94. 力传感甘苦输出信号的幅频特性，11，绞。侍者简介:..i坦人枢(1962一)，敬授.研究方向为火炮测试技术、越南压传感器的设计与制造技术、新材料和新工艺在超高压传感糙的应用技术。E-lllail;lOllab211@lvip.sina.colll，，--‘~..咛勘_..斗_..-←鸣也- 月干币刊IJ6元/;期期• RFE80 •i欢迦订阅自邮H发代号:8-6ω9国ω f 20 •t • <仗本教术岛f饨辛或吾》杂志1 于IJ载内容;10' 10' 10' 1(1' ; 传感器技术仪器与仪表计算机应用t ; 频率月Jz十元器件与应用研究与开发特性曲线十+图7压阻传感锦幅频阅州:川沈咄阳州州削阳F阴州川|川l们仙酌1川+ • 通过信号脉宽宁和带宽Br的关系式(3)得出压阻传感器输;〕订ι刊出信号的频带宽度Bæ院等于PVDF压力传感器输出信号的拟带f网iJ.l:;飞.、..护. w\"\\、飞..-←--←.._.._←..→'…..司--_快_←..斗萨_..唱铲'-..哼_.._..+伽斗庐悯_.→......-←..-←刷『←--←..→.…\"呻.叫.~