[發明專利]一種聲發射信號檢測的壓電傳感器及壓電薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201911234324.0
• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN111044618B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 夏衛民;惠媛媛;邢俊紅;孫倩倩
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/24;G01H11/08;C09D127/16
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發明公開了一種聲發射信號檢測的壓電傳感器，研究不同VDF/TrFE比例的P(VDF?TrFE)和單向拉伸的純PVDF薄膜的聲發射傳感器接收性能，進一步研究了聲發射傳感器的信號強度對TrFE含量的依賴性，本發明還提供了一種聲發射信號檢測的壓電傳感器中壓電薄膜的制備方法，研究五組P(VDF?TrFE)膜之間的聲發射傳感器接收性能的差異，本發明的聲發射信號檢測的P(VDF?TrFE)柔性壓電傳感器發射性能好，發射靈敏度高，壓電傳感器根據力學產生振動機械波轉換為電力的能力好。

技術領域

本發明屬于電子技術領域，涉及一種聲發射信號檢測的壓電傳感器。

本發明還涉及一種聲發射信號檢測的壓電傳感器中壓電薄膜的制備方法。

背景技術

聲發射是指材料或構件因受力產生變形或斷裂時，以彈性波的形式釋放出應變能的現象，利用聲發射信號研究材料內部缺陷的技術稱聲發射檢測技術，聲發射檢測是無損檢測方法。聲發射傳感器是一種壓電傳感器,PVDF是常選用的壓電敏感元件材料。

聚偏二氟乙烯(PVDF)的鐵電和壓電性質源自于偏氟乙烯(VDF)的高極性偶極子C-F和C-H鍵的方向分布。在PVDF的α、β、γ、δ四種晶型中，β相顯示全反式(TTTT)鏈構象，偶極子沿其b軸平行排列，導致大的自發極化并表現出優異的鐵電和壓電性質。除拉伸PVDF外，20世紀80年代Lovinger課題組制備出了P(VDF-TrFE)，當TrFE含量調節到20～50mol％時，P(VDF-TrFE)具有良好的β相，這些共聚物直接結晶成β晶型為主的結晶區，無需進一步加工或后處理。

具有壓電性能的鐵電聚合物薄膜聚偏二氟乙烯(PVDF)有許多獨特的優點，比如高擊穿電場，良好的機械彈性，易于制膜，成本低，自愈能力強等，用PVDF敏感元件制成的聲發射傳感器頻帶響應范圍寬，靈敏度高，抗沖擊和振動能力較強，已經成為制造過程和裝備監視中常選用的傳感器，現有的關于P(VDF-TrFE)材料和傳感器有很多，雖然PVDF鐵電聚合物薄膜在壓電器件中得到了廣泛的應用，但在電子領域的實際應用中很少提到由P(VDF-TrFE)制成的傳感器。

發明內容

本發明的目的是提供一種模擬聲發射和接收性能的應用場景的傳感器裝置，能實現發射性能好，發射靈敏度高的傳感器。

本發明的另一個目的是提供一種聲發射信號檢測的壓電傳感器中壓電薄膜的制備方法。

本發明所采用的第一個技術方案是，一種聲發射信號檢測的壓電傳感器，其特征在于，包括在玻璃板上依次設置的P(VDF-TrFE)壓電薄膜傳感器的正極銅板和負極銅板，所述正極銅板和負極銅板連接前置放大器，前置放大器連接聲發射收集器，正極銅板和負極銅板之間連接銅柱，銅柱與負極銅板之間鋪設有P(VDF-TrFE)壓電薄膜；

玻璃板靠近負極銅板的一側設置有鉛筆芯，鉛筆芯遠離負極銅板的一側設置有壓電陶瓷傳感器，壓電陶瓷傳感器通過前置放大器連接聲發射收集器。

本發明的第一個技術方案的特點還在于：

其中玻璃板上還設置有直角支撐架，直角支撐架的一直角邊與玻璃板垂直，正極銅板固定設置在直角支撐架的另一直角邊上；

其中正極銅板通過螺絲釘與銅柱連接，銅柱上纏繞有彈簧。

本發明的第二個技術方案是，一種聲發射信號檢測的壓電傳感器中壓電薄膜的制備方法，具體按以下步驟實施：

步驟1，首先取20～50mol％TrFE含量的P(VDF-TrFE)共聚物；

步驟2，將步驟1提取的P(VDF-TrFE)共聚物溶于二甲基亞砜DMSO中，攪拌得到P(VDF-TrFE)溶液；