基于PVDF薄膜的流场动态压力检测方法的研究.pdf

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1、2011年第3O卷第7期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)51基于PVDF薄膜的流场动态压力检测方法的研究阮晓东，巴静，陈晖，陈文昱，傅新(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室，浙江杭州310027)摘要：针对检测狭小空间流场压力时，通用液体压力传感器存在体积大、频响低以及干扰流场等问题，提出一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜的流场动态压力检测方法，该方法采用光刻工艺直接在敷镀有金属铝电极的PVDF薄膜上制作压力传感元件，该元件具有面积小、厚度

2、薄、柔韧性好的特点，非常适合于狭小流场空间壁面压力分布的测量。试验研究表明：该方法特别适用于检测流场微小的压力波动，线性度误差为±2．3％，输出灵敏度为1．32mV／Pa。关键词：狭小流场；聚偏氟乙烯薄膜；动态压力；光刻工艺中图分类号：TH812文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)07-0051-03StudyondynamicpressuredetectionmethodforflowfieldbasedonPVDFfilmRUANXiao—dong，BAJing，CHENHui

3、，CHENWen-yu，FUXin(StateKeyLaboratoryofFluidPowerTransmissionandControl，Zh~iangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Aimingattheproblemsoflargesize，low~equeneyresponseandarousingdisturbancetotheflowfieldthatmostpresentliquidpressuresensorshavewhendet

4、ectingflowfieldpressureofnarrowspace，aPVDFfilm—basedflowfielddynamicpressuredetectionmethodisproposed．Directlyfabricatedfromanaluminum—coatedPVDFfilmusinglithographicprocess，thesensingelementimplementedinthismethodhasbeenendowedwiththeadvantagesofsmall

5、size，thinthicknessandgoodflexibility，whichmakeitapplicableforthewallpressuredistributionmeasurementfornarrowgapflowfield．Experimentalresearchshowsthatthismethodiswellsuitablefortheslightpressurefluctuationdetectionintheflowfield．withalinearityerrorof±2

6、．3％andasensitivityof1．32mV／Pa．Keywords：narrowflowfield；PVDFfilm；dynamicpressure；lithographicprocess0引言高，同时也并非所有尺寸都能实现微型化，对于流场中狭小狭小的流场空间广泛存在于各种工程机械中，它们通曲面结构表面压力的多点分布检测，安装空间的限制仍然常至少有一个方向的尺寸在毫米级以下，如轴向柱塞泵摩是主要问题。此外，在流量一定时，流场尺寸越小，则流速擦副间隙、液力悬浮轴承转子与内壁间隙、浸没式光越大

7、，在外界扰动下压力波动频率越快，因此，对传感器频刻机投影物镜与硅片间隙c等。液体流动时的压力变化响要求也越高。不可避免地会引起振动冲击、摩擦磨损以及气穴现象根据狭小空间流场的上述特点，本文提出了一种基于等，从而对系统的性能和寿命造成严重影响，甚至：)己法正常聚偏氟乙烯(polyvinylidenefluoride，PVDF)薄膜的流场动态工作。优化流道结构和流动参数能有效降低流场的压力波压力检测方法，PVDF压电薄膜是一种高分子聚合物型敏动，因此，流场动态压力的检测与分析能够为设计提供有力感材料，具

8、有质量轻、灵敏度高和柔韧性好等优良特性，依据。目前，除数值计算外，在测量装置上开引压孔和采用厚度仅28txm，能直接粘贴在固液接触面上，对流场扰动微型传感器是在狭小流场空间内进行压力测量的主要小。通过光刻工艺可制成阵列式传感元件，能够用于狭小方法。然而，引压孔会在一定程度上改变流道结构，对流场流场区域内压力分布的检测。同时，PVDF薄膜还具有很形态存在干扰；而大多数微型传感器制造工艺复杂、成本宽的频率响应范围(0．015～10。Hz)，可用于测量高频的收稿日期：201