半电极含金属芯压电纤维的动态微力传感器.pdf

《半电极含金属芯压电纤维的动态微力传感器.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第24卷第1O期传感技术学报Vo1．24No．102011年10月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS0ct．201lPerformanceAnalysisofMicroDynamicMicroForceSensorUsingHalfCoatedMetalCorePiezoelectricFiberBIANYixiang，QIUJinhao，1．MechanicalEngineeringInstitute，YangzhouUniversity，Yangzhoujiangsu225127，China；、＼2．StateKeyLaboratoryofMe

2、chanicsandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Naug210016，China}Abstract：Thehalfcoatedmetalcorepiezoelectricfiber(HMPF)isoneofthenewtypeofpiezoelectricdevicesforsensors．ThemechanicalmodelwasderivedwhenanHMPFworkedasadynamicmicroforcesensor．Whenanexternalha

3、rmonicallyvaryingmicrolateralforceisappliedatitstipofacantileveredHMPF，theelectricchargeofthesensorwerecalculatedbasedonthepiezoelectricconstitutiveequationsandthevibrationtheory，andbyusingtheaveragedistributedelectricalchargemethod．TheeffectsoftheradiusandYoung’Smodulusofthemetalcoreonthecharg

4、esofHMPFsensorwerestudiedtheoretically．Andthesensingpropertiesofthesensorwerestudiedexperi—mentally．Theexperimentalresultsshowthatthefrequencyandamplitudeofadynamicmicroforcecanbeobtained，andthesensorcangiveoutahighsensitivity．Keywords：halfcoated；metalcore；piezoelectricfiber；sensor；dynamicmicro

5、forceEEACC：7230doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2011．10．004半电极含金属芯压电纤维的动态微力传感器术边义祥，裘进浩1．扬州大学机械工程学院，江苏扬州225127；、2．南京航空航天大学机械结构强度与振动国家重点实验室，南京210016)摘要：半电极含金属芯压电纤维(HMPF)是一种新型压电传感器。建立了HMPF的动态微力传感理论模型。根据第一类压电方程，基于振动理论，用平均电荷方法，推导出悬臂梁结构HMPF自由端受到垂直动态微力作用后，产生电荷的解析表达式；分析了长度和半径比对产生电荷的影响。实验结果表明，HMPF可以测量动态微力的频

6、率和幅值，具有较高的动态微力传感灵敏度。关键词：半电极；金属芯；压电纤维；传感器；动态微力中图分类号：0738；TM282文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)10—1391—05压电材料同时具有传感和驱动性能，可以用作了MPF的物理振动模型，分析了MPF的性能及金传感器或驱动器。为了适应特殊的应用需要，很多属芯的影响[1l4]，研究了MPF的机电特性

7、5：Hiroshi学者正在研究特殊形状的压电器件，如压电陶瓷纤Sato等测量了MPF的机械性能I6]，把MPF粘贴在维、薄膜、薄壳等[。裘进浩等[2和HiroshiSato梁的表面．利用MPF的传感和驱动性能制作了智能

8、等[3]先后研制成功的含金属芯压电陶瓷纤维MPF复合材料悬臂梁_3；KiyoshiTakagi等在碳纤维复合(Metal—CorePiezoelectricCeramicFibers)，就是一种材料中埋人MPF。实现了振动控制和结构损伤监新型的压电器件。当MPF只有一半的纵向表面喷测l8]：DavoodAskari等分析了MFC和MPF的机械镀金属层时。称为半电极含金属芯压电纤维HMPF性能的异同点l9】。HiroshiSato等还从电极配置、机(Half