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PVDF动态特性研究与键盘应用设计

靳亚静

   PVDF压电薄膜具有独特的介电效应、压电效应和热电效应,与传统的压电材料相比,具有频响宽、动态范围大、力电转换灵敏度高、机械性能强度高和声阻抗易匹配等特点,可以满足某些特殊传感器和执行器件的要求。因此,在工业控制、仪表测试、水声测量、医学领域及结构健康检测等方面得到了广泛应用。 本文根据压电材料的压电效应及压电方程,分析了PVDF压电薄膜的工作原理和工作模式,介绍了拉伸模式和厚度模式下对应的压电方程,分析了PVDF压电薄膜的等效模型及测量电路。通过激振器激励等强度梁产生正弦振动,测量并记录布置于等强度梁上的PVDF压电传感器和电阻应变片的输出波形,研究了PVDF传感器的低频特性,证明了与电阻应变片相比,PVDF压电传感器具有灵敏度高、响应快、噪声小等优点。通过在台式冲击台上对比PVDF压电传感器与加速度传感器的输出信号,分析了PVDF传感器的高频冲击特性。实验表明PVDF压电薄膜具有耐高冲击强度、耐疲劳能力。 本文利用PVDF压电薄膜的冲击特性,将PVDF压电传感器作为机电转换元件替代传统接触式键盘触点来检测手指按压力,并确立PVDF传感器的工作模式和测量方法,从而实现了无机械加载装置的无接触式键盘。设计的键盘结构由紧密结合的上电极保护层、单层压电薄膜和带有凹槽的一体化下电极基座构成,并设计了以比较器为核心的按键检测电路。以4×2键盘为例,对单个按键、相邻按键间以及非按键区与按键区之间的干扰进行了测试。实验结果表明,利用PVDF压电薄膜可以完成按键功能检测,且制作的PVDF压电薄膜键盘具有重量轻、体积小的优点,可以作为键盘设计的备选方案。……   
[关键词]:PVDF压电薄膜;压电效应;传感器;键盘;动态特性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2009年
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