CN106768569A - 一种阵列式pvdf压电薄膜的冲击测试系统 - Google Patents

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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0052—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring forces due to impact

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Abstract

本发明提供了一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统，其使PVDF压电薄膜，采用粘贴铜箔纸的接导线方式连接PVDF压电薄膜，并用环氧树脂进行绝缘封装，并采用双面防撞橡胶片，其中一片防撞橡胶片针对封装后的阵列式PVDF压电薄膜尺寸大小设计凹槽，并将阵列式PVDF压电薄膜放置其中，另一片防撞橡胶片盖在阵列式PVDF压电薄膜表面，最后两个防撞橡胶片之间采用环氧树脂绝缘胶进行防水处理粘贴在一起。以此种方式处理后的阵列式PVDF冲击测试系统可以直接测得局部区域内的冲击应力值，以及冲击应力分布。

Description

一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统。
背景技术
目前，利用PVDF(Polyvinylidene Fluoride)压电特性制作的冲击压力传感器主要是单个传感器粘贴在所需测试的结构的表面，当测试结构受到冲击引起结构振动，以电信号的形式被信号处理电路部分接收。但是，实际工程中对冲击作用下结构的冲击效应测定并非集中于一点，而是具有一定得区域性。单个PVDF压电薄膜传感器并不适合区域性的冲击力测定。PVDF压力传感器需要粘贴在所测结构表面，测量冲击荷载作用下的冲击力。尤其对于具有脆性破坏的混凝土材料等建筑材料来说，PVDF压力传感器需要做好防冲击损坏保护措施，这样所收到的信号，才不会受到由于冲击导致的PVDF压电薄膜传感器冲击损坏。
目前，基于PVDF压电薄膜冲击压力传感器，主要集中于测量单点处的冲击力值。针对粘贴结构表面的阵列式PVDF冲击压力传感器，尤其是PVDF压电薄膜传感器的防冲击损坏保护措施，也是尤为关键的技术。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统，具体技术方案如下：
一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统，包括PVDF压电薄膜、铜箔纸、防水层、绝缘层、撞击橡胶片a、撞击橡胶片b、导线、信号放大器、信号采集电路和数据采集终端；
多个所述PVDF压电薄膜粘贴在铜箔纸上，形成阵列式PVDF压电薄膜组；
所述导线分别与PVDF压电薄膜的短边连接形成回路；
将四列纵向PVDF压电薄膜组进行并联连接；形成阵列式PVDF压电薄膜组传感系统；使得每个PVDF压电薄膜可以独立接收到冲击应力值，可以测定一定区域范围内的冲击应力分布。
所述阵列式PVDF压电薄膜组传感系统外表面设有防水层；
所述防水层外表面设有绝缘层；
所述撞击胶片a和撞击胶片b均设有凹槽，凹槽之间边缘采用环氧树脂胶进行防水处理粘贴在一起，形成弹性防撞橡胶壳体；
将所述设有绝缘层和防水层的阵列式PVDF压电薄膜组传感系统密封于弹性防撞橡胶壳体内；
将所述导线从弹性防撞橡胶壳体内引出连接在信号放大器上；
所述信号采集电路一端连接信号放大器，另一端连接数据采集终端。
所述的一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统，其优选方案为所述防水层采用环氧树脂层。
所述的一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统，其优选方案为所述绝缘层采用液体橡胶层。
所述的一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统，其优选方案为所述弹性防撞橡胶壳体采用高弹性聚合物。
所述的一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统，其优选方案为所述PVDF压电薄膜采用电镀电极的PVDF压电薄膜。
凹槽的尺寸与所述粘贴在铜箔纸上具有防水层和绝缘层的阵列式PVDF压电薄膜组的尺寸相同。
本发明的有益效果：本发明使用已经电镀电极的PVDF压电薄膜，所述的PVDF压电薄膜粘贴铜箔纸上，导线与阵列式的PVDF压电薄膜连接，并用环氧树脂进行绝缘封装，并采用双面防撞橡胶片，其中一片防撞橡胶片针对封装后的阵列式PVDF压电薄膜组尺寸大小设计凹槽，并将阵列式的PVDF压电薄膜放置其中，另一片防撞橡胶片盖在阵列式PVDF压电薄膜组表面，最后两个防撞橡胶片之间采用环氧树脂绝缘胶进行防水处理粘贴在一起。以此种方式处理后的阵列式PVDF压力传感器不会因建筑材料含水造成导电进而产生额外的电信号。本专利可以粘贴在所需测量的材料表面，以便获得该种材料的高应变率作用下的局部区域冲击应力分布；本专利可以有效地获得高速冲击荷载作用下钢结构构件、增强纤维水泥基复合材料、混凝土材料等的高应变率效应下的压应力数值，进一步可以获得该种建筑材料的应力应变关系曲线。爆炸冲击荷载可使结构处于大变形状态，但本专利仍然可以测得建筑结构在冲击荷载作用下的冲击力值。
附图说明
图1为一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统结构示意图；
图2为一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统结构构造示意图；
图3为弹性防撞橡胶壳体布置示意图。
图中，1为PVDF压电薄膜，2为铜箔纸，2-1为防水层，2-2为绝缘层，3为导线，4为信号放大器，5为信号采集电路，6为数据采集终端，7为撞击橡胶片a，8为撞击橡胶片b，8-1为凹槽。
具体实施方式
如图1-图3所示一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统，包括PVDF压电薄膜1、铜箔纸2、防水层2-1、绝缘层2-2、撞击橡胶片a7、撞击橡胶片b8、导线3、信号放大器4、信号采集电路5和数据采集终端6；
多个所述PVDF压电薄膜1粘贴在铜箔纸2上，形成阵列式PVDF压电薄膜组；
所述导线3分别与PVDF压电薄膜1的短边连接形成回路；
将四列纵向PVDF压电薄膜组进行并联连接；形成阵列式PVDF压电薄膜组传感系统；
所述阵列式PVDF压电薄膜组传感系统外表面设有防水层2-1；
所述防水层2-1外表面设有绝缘层2-2；
所述撞击胶片a7和撞击胶片b8均设有凹槽8-1，凹槽8-1之间边缘采用环氧树脂胶进行防水处理粘贴在一起，形成弹性防撞橡胶壳体；
将所述设有绝缘层2-2和防水层2-1的阵列式PVDF压电薄膜组传感系统密封于弹性防撞橡胶壳体内；
将所述导线3从弹性防撞橡胶壳体内引出连接在信号放大器4上；
所述信号采集电路5一端连接信号放大器4，另一端连接数据采集终端6。
所述防水层2-1采用环氧树脂层。
所述绝缘层2-2采用液体橡胶层。
所述弹性防撞橡胶壳体采用高弹性聚合物。
所述PVDF压电薄膜1采用电镀电极的PVDF压电薄膜。

Claims (5)

1.一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统，其特征在于：包括PVDF压电薄膜、铜箔纸、防水层、绝缘层、撞击橡胶片a、撞击橡胶片b、导线、信号放大器、信号采集电路和数据采集终端；
多个所述PVDF压电薄膜粘贴在铜箔纸上，形成阵列式PVDF压电薄膜组；
所述导线分别与PVDF压电薄膜的短边连接形成回路；
将四列纵向PVDF压电薄膜组进行并联连接；形成阵列式PVDF压电薄膜组传感系统；
所述阵列式PVDF压电薄膜组传感系统外表面设有防水层；
所述防水层外表面设有绝缘层；
所述撞击胶片a和撞击胶片b均设有凹槽，凹槽之间边缘采用环氧树脂胶进行防水处理粘贴在一起，形成弹性防撞橡胶壳体；
将所述设有绝缘层和防水层的阵列式PVDF压电薄膜组传感系统密封于弹性防撞橡胶壳体内；
将所述导线从弹性防撞橡胶壳体内引出连接在信号放大器上；
所述信号采集电路一端连接信号放大器，另一端连接数据采集终端。
2.如权利要求1所述的一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统，其特征在于：所述防水层采用环氧树脂层。
3.如权利要求1所述的一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统，其特征在于：所述绝缘层采用液体橡胶层。
4.如权利要求1所述的一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统，其特征在于：所述弹性防撞橡胶壳体采用高弹性聚合物。
5.如权利要求1所述的一种阵列式PVDF压电薄膜的冲击测试系统，其特征在于：所述PVDF压电薄膜采用电镀电极的PVDF压电薄膜。
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