PVDF水聽(tīng)器的研究.pdf

1、PVDF（Polyvinylidene fluoride）壓電薄膜是一種新型高分子壓電換能材料，它具有獨(dú)特的鐵電效應(yīng)、壓電效應(yīng)和熱電效應(yīng)。與傳統(tǒng)的壓電材料PZT相比較具有頻響寬、動(dòng)態(tài)范圍大、靈敏度高、密度低、聲阻抗低和易加工等特點(diǎn)，還具有重量輕、柔軟不脆、耐沖擊、易制成任意形狀，如形狀不規(guī)則的片或管狀等優(yōu)勢(shì)。
　　首先本文對(duì)PVDF水聽(tīng)器進(jìn)行了基本理論研究。由于PVDF柔軟，易彎曲，通常將其附著在背襯上，增大機(jī)械強(qiáng)度。首先通過(guò)推導(dǎo)

2、平面形PVDF壓電薄膜小振幅下聲波法向入射時(shí)的開(kāi)路電壓，經(jīng)計(jì)算化簡(jiǎn)得到其低頻接收靈敏度級(jí)；其次根據(jù)彈性靜力學(xué)理論推導(dǎo)出圓柱形PVDF水聽(tīng)器應(yīng)力分布，進(jìn)而得到圓柱背襯兩端三種不同邊界條件下的靈敏度表達(dá)式。
　　然后利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)平面形PVDF水聽(tīng)器和圓管形PVDF水聽(tīng)器進(jìn)行了模態(tài)分析以及諧波響應(yīng)分析。結(jié)合理論推導(dǎo)分析了背襯的材料特性、壓電薄膜的厚度以及各結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)PVDF水聽(tīng)器性能的影響。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定虛擬樣機(jī)尺

3、寸，并對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析，水中的諧波響應(yīng)分析；平面形PVDF水聽(tīng)器虛擬樣機(jī)的一階反諧振頻率為5.2kHz，接收靈敏度級(jí)為-199.1dB；圓柱形PVDF水聽(tīng)器虛擬樣機(jī)的一階反諧振頻率為5.5kHz，接收靈敏度級(jí)為-191.6dB。
　　最后制作了平面形PVDF水聽(tīng)器和圓柱形PVDF水聽(tīng)器樣機(jī)，并對(duì)水中的接收靈敏度和指向性圖進(jìn)行了測(cè)量。平面形PVDF水聽(tīng)器的接收靈敏度級(jí)與理論值基本吻合，起伏在-0.5-3.2dB；圓柱形PVDF水聽(tīng)器