论文摘要
PVDF(Polyvinylidene Fluoride,聚偏氟乙稀)压电薄膜是一种重要的智能材料,用PVDF压电薄膜设计传感器是近年来在智能材料/结构领域研究的一个新热点。本文研究了PVDF压力传感器的传感原理,依据PVDF压电智能结构的传感,得到了流速与PVDF压力传感器两极板间电压的关系式,并提出了流水压力和流速的测量方法,实现对流水压力和流速的实时监测。以流速随时间随机变化为例,依据MATLAB对流速、电压和流水压力随时间变化进行了分析,对智能材料/结构的应用进行了有益的探索。本文对以下几方面作了论述：1.通过对PVDF压电薄膜压电效应的研究讨论了PVDF压力传感器的传感机理。2.建立了流水压力作用下河流流速与PVDF压力传感器两极板间电压的关系式,同时给出了PVDF压力传感器的等效电路和测量电路以及对其灵敏度进行了分析讨论。3.以水下结构物为载体,讨论了PVDF压电智能结构用于流速、水压力测量方面的方法。4.利用MATLAB软件以流速随时间的随机信号为例,模拟出电压信号和流水压力随时间变化的关系曲线,并分析了流速、压力与电压信号之间的关系,来说明方法的设计思路和有效性。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 研究的目的及意义1.2 测量流量的重要性及我国测流技术的发展现状1.3 PVDF压电薄膜国内外研究现状1.3.1 PVDF压电薄膜国外研究现状1.3.2 PVDF压电薄膜国内研究现状1.4 论文的主要工作1.5 本章小结第2章 压电材料和压电原理2.1 压电材料及压电效应2.2 压电原理和压电方程2.2.1 压电原理2.2.2 压电方程2.3 压电常数2.4 本章小结第3章 PVDF压电特性及传感机理3.1 PVDF压电薄膜结构3.2 PVDF压电薄膜的物理特性及其优缺点3.2.1 PVDF压电薄膜的物理特性3.2.2 PVDF压电薄膜静动态响应3.3 PVDF压电薄膜压电方程以及传感机理3.3.1 PVDF压电薄膜压电方程3.3.2 PVDF压电薄膜的传感机理3.4 本章小结第4章 流速测量公式及灵敏度分析4.1 河流中水流流速特征4.2 水中构筑物迎水面流速与PVDF两极电压关系式4.2.1 作用在水中构筑物上的流水压力4.2.2 流速与电压信号关系公式4.2.3 PVDF压电薄膜的灵敏度系数4.3 PVDF压电薄膜测量电路及其灵敏度4.3.1 PVDF压电薄膜测量电路4.3.2 PVDF压力传感器放大电路灵敏度4.3.3 温度对PVDF压力传感器输出灵敏度的影响4.4 本章小结第5章 流水压力及流速测量方法5.1 流速测量方法的提出及仪器选择5.1.1 提出河流流速测量方法5.1.2 各部分仪器选择及依据5.2 流速监测中的除噪设计5.3 PVDF传感器流速监测方法的原理及分析5.4 本章小结结论一、总结二、展望参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢
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