脉冲压力条件下PVDF压电薄膜的动态响应特性

袁人枢，隋世群

(南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094)

0 引言

聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride polymer，简称PVDF)是近年来发展较快的一种换能材料，柔和性和加工性能好，机械强度高，不易破碎，化学稳定性好，具有较大的压电常数，对输入信号的响应时间上达到ns级，能测量GPa大小的压力［1］。基于上述优点，PVDF在动态测量领域具有广阔的应用前景。

近年来，国内外应用PVDF制作传感器测试冲击场的研究取得了很大的进展。Shirinov A.V.等利用PVDF制作的压力计对冲击信号的响应时间小于以硅为敏感元件制作的标准压力传感器的响应时间［2］;王益春应用轻气炮标定PVDF压力传感器时发现:传感器接受相同的气压冲击时输出的电压表现出很好的一致性［3］;可见用PVDF制作的传感器够满足动态压力传感器对量程、响应时间、重复性等参数的要求。国内方面，湖南大学孟一等把经过标定的PVDF传感器，应用到混凝土冲击试验中［4］;张丽宏制作 PVDF压电传感器测试液体压力激波［5］;南京理工大学李永新等提出了利用PVDF压电薄膜测量火炮发射中火药颗粒对弹底撞击应力的方案，设计并试制了PVDF传感器［6］。

文中利用一种脉冲压力发生装置产生脉冲压力，研究PVDF压电薄膜的动态响应特性，评估PVDF测试动态压力的能力。

1 PVDF压力传感器的制作

实验采用的压电薄膜是PVDF压电薄膜，其参数如表1所示。

表1 PVDF压电薄膜参数

PVDF压力传感器由基体，环氧绝缘板，接线端子，PVDF压电薄膜构成。PVDF压电薄膜作为传感器的敏感元件感受冲击信号;电极接头引出导线穿过传感器基体上的孔通过低噪声电缆与信号调理设备相连接，孔在引出导线后用环氧树脂密封，PVDF压力传感器结构如图1所示。……