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含金属芯压电陶瓷纤维的封装技术与性能研究

作　者: 严春霞
导　师: 裘进浩
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 工程力学
关键词: 含金属芯压电纤维封装驱动器智能夹层驱动性能传感性能
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

含金属芯压电陶瓷纤维（MPF，Metal-core Piezoelectric Fiber）是一种新型压电功能器件，其金属芯可以作为一个电极，在其外表面涂布一层金属电极后，单根MPF就可以作为传感器或驱动器。它具有许多传统压电材料无可比拟的优点，因此，自从发明后MPF就受到广泛重视并得到迅速发展。本文中针对MPF的产品化问题，提出了MPF驱动器和MPF智能夹层的封装问题，并分别研究其驱动、传感性能。本文第一章简要介绍了智能材料结构、传感、驱动元件以及MPF的发展历史和研究现状。本文第二章主要设计了MPF驱动器的封装方案和标准化的封装工艺流程；按封装流程选择封装材料并制作了一系列不同尺寸的MPF驱动器样品；通过测量和对比封装前后MPF一些主要参数的变化情况确定封装后的可靠性。本文第三章从理论和实验的角度分析了MPF驱动器的驱动性能。首先推导了MPF驱动器的驱动系数理论值。然后通过实验测量得到驱动系数实验值。最后比较由理论推导与实验测量得到的驱动系数，并分析误差原因。本文第四章主要设计了MPF智能夹层的封装方案和标准化的封装工艺流程，根据封装流程选择封装材料并分别制作单根MPF智能夹层和花形MPF智能夹层实物。通过测量和对比封装前后MPF一些主要参数的变化情况确定封装的可靠性。本文第五章研究封装后与封装前的MPF的传感性能变化，研究花型MPF智能夹层中三根MPF的传感一致性。分别从理论和实验的角度研究了花型MPF智能夹层中MPF的传感系数，提出并验证一种新型无损标定方法的可行性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-9
图清单  9-10
表清单  10-12
注释表  12-13
缩略词  13-14
第一章绪论  14-23
  1.1 智能材料结构的发展  14-15
  1.2 智能材料结构中的驱动元件和传感元件  15-16
  1.3 压电材料的特点  16
  1.4 含金属芯压电陶瓷纤维的研究现状  16-17
  1.5 压电材料封装的研究现状  17-21
    1.5.1 压电陶瓷驱动器封装  17-19
    1.5.2 压电复合材料传感/驱动器  19-21
  1.6 本文主要研究意义与内容  21-23
第二章含金属芯压电纤维驱动器封装  23-32
  2.1 引言  23
  2.2 MPF 驱动器应用课题  23-24
  2.3 MPF 驱动器封装方案设计  24-28
    2.3.1 MPF 驱动器封装要求  24-25
    2.3.2 方案设计  25
    2.3.3 材料选择  25-28
  2.4 MPF 驱动器封装工艺流程  28-31
    2.4.1 工艺流程  28-31
    2.4.2 封装可靠性  31
  2.5 本章总结  31-32
第三章含金属芯压电纤维驱动器性能研究与应用  32-44
  3.1 引言  32
  3.2 MPF 驱动理论  32-37
    3.2.1 性能指标  32
    3.2.2 理论模型  32-35
    3.2.3 MPF 材料参数  35-36
    3.2.4 测量参数  36-37
    3.2.5 性能参数计算  37
  3.3 驱动性能实验研究  37-42
    3.3.1 实验原理与系统  37-38
    3.3.2 实验步骤  38
    3.3.3 实验结果分析  38-42
  3.4 理论结果与实验结果比较  42-43
  3.5 本章总结  43-44
第四章含金属芯压电纤维智能夹层封装  44-53
  4.1 引言  44
  4.2 压电智能夹层简介  44-45
  4.3 MPF 智能夹层设计  45-48
    4.3.1 封装要求  45-46
    4.3.2 设计内容  46-47
    4.3.3 工艺流程  47-48
  4.4 智能夹层实物制作  48-52
    4.4.1 单根 MPF 智能夹层  48-49
    4.4.2 花形 MPF 智能夹层  49-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章含金属芯压电纤维智能夹层性能研究与应用  53-67
  5.1 引言  53
  5.2 结构健康监测技术  53-54
  5.3 智能夹层传感理论  54-56
  5.4 MPF 智能夹层传感可行性分析  56-63
    5.4.1 单根 MPF 智能夹层  56-59
    5.4.2 花型 MPF 智能夹层与未封装 MPF 传感性能比较  59-62
    5.4.3 花型 MPF 智能夹层内部纤维传感一致性  62-63
  5.5 花型 MPF 智能夹层传感性能标定  63-66
    5.5.1 自激励标定实验  63-65
    5.5.2 常规标定方法  65-66
    5.5.3 实验结果比较  66
  5.6 本章小结  66-67
第六章总结与展望  67-69
  6.1 全文总结  67
  6.2 研究展望  67-69
参考文献  69-74
致谢  74-75
在学期间的研究成果及发表的学术论文  75

含金属芯压电陶瓷纤维的封装技术与性能研究

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