通过PVDF阵列测量体积位移的实验研究*

毛崎波

(南昌航空大学飞行器工程学院，南昌330063)

近几年来，压电智能材料(Piezoelectric Smart Material)特别是具有密度低、机械韧性好、可塑性强等优点的高分子压电薄膜PVDF(Polyvinylidene Fluoride)作为压电式传感器在结构声有源控制ASAC(Active Structural Acoustic Control)中的应用越来越引起关注[1－6]。由于振动结构的声功率为其表面法向速度的函数，表面法向速度的分布不同对声功率的贡献不同，所以合理的压电式传感器应该只测量对声辐射起主要贡献的结构振动。最近有学者提出通过抵消体积位移(Volume Displacement)设计ASAC系统，并对压电式体积位移传感器的设计方法进行了理论和实验研究[7－9]。这一方法的主要特点是利用模态的正交性得到特定形状的PVDF传感器形状，本文称之为“模态方法”。但是随着研究的深入，发现这种传感器设计方法存在如下问题难以解决:对于一种边界条件，就需要一种特定形状的PVDF传感器，边界条件的变化有可能使所设计的PVDF传感器的输出有很大的误差。PVDF薄膜的形状有可能很复杂，难以加工。

[10－13]提出了另一种模态传感器的设计方法，其基本思路为通过在振动结构表面上布置一组相同形状的矩形PVDF薄膜阵列，然后通过设计这组PVDF阵列的加权系数，测量振动结构的体积位移或声辐射模态。在此前发表的论文中，作者对此进行了大量的理论和实验研究[9－11，14－16]。进一步的研究表明通过这种方法所设计的PVDF薄膜并不需要覆盖整个结构的表面。但是这种方法的基本思想还是利用模态的正交性，所以在确定PVDF传感器的加权系数时必须预先解得结构的结构模态(振型函数)。……