摘要：为探索低强度冲击波下的柔性测量技术,基于8 mm孔径柔性基底,对聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride,PVDF)传感器开展激波管标定实验,根据实验结果,采用不同粘贴方式为PVDF传感器增加不同厚度的阻尼层,加载不同强度的冲击波后,从信号脉宽、灵敏度系数、过冲信号幅值等方面评估传感器的可靠性。然后加载窄脉宽冲击波验证设计的传感器能适应不同脉宽冲击波的测量。实验结果表明:添加阻尼层能够大幅降低过冲信号幅值,提高传感器测量信号脉宽,提升传感器的频响。STS-400(single-side thickened sensor-400)型传感器在两种脉宽信号加载下均得到较好的测试结果,相对测量误差不大于±12%。对比两种脉宽冲击波加载下的信号发现,PVDF薄膜传感器更适合测试脉宽在10 ms以内的信号。设计的新型PVDF传感器可为测量爆炸冲击波信号提供思路。

摘要：为探索低强度冲击波的柔性测量技术,对PVDF(polyvinylidene fluoride)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0.2~0.7 MPa压力范围内名义灵敏度约900~1350 pC/N,相对测量误差不大于±13%。

摘要：根据柔性压电薄膜的压电原理,设计了复合压电效应传感器来用于冲击波信号测量。为研究传感器基底构型对其测量性能的影响规律,分别制备了不同孔径变形区的基底,调整压电薄膜的变形模态以调控其冲击波测量性能。实验结果表明:通过增大聚氯乙烯(PVC)基底的孔径,可以大幅度增加聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜传感器的灵敏度系数,并且随着变形区直径的增加,信号的脉宽也随之增大。最后通过爆炸实验,研究了PVC基底对PVDF薄膜传感器信号的影响,验证了变形区直径8 mm基底的PVDF传感器在爆炸冲击波测量中的准确性。这为今后PVDF薄膜传感器PVC基底变形区的选择提供了参考。