【摘 要】
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地震勘探是寻找资源的重要方法,振动传感器是地震勘探装备的核心器件,其性能决定了地震数据品质,目前普遍使用的是电磁式振动传感器,它存在低频响应高,重量较大等问题。PVDF（聚偏氟乙烯）是一种高分子压电聚合物,其自重轻,且具有较好的压电性和机电耦合性。研究频率响应低,灵敏度高的PVDF压电传感器具有一定现实意义。为此,论文通过分析勘探用振动传感器的基本原理,基于压电材料的物理特性方程,设计了一种悬臂梁
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地震勘探是寻找资源的重要方法,振动传感器是地震勘探装备的核心器件,其性能决定了地震数据品质,目前普遍使用的是电磁式振动传感器,它存在低频响应高,重量较大等问题。PVDF（聚偏氟乙烯）是一种高分子压电聚合物,其自重轻,且具有较好的压电性和机电耦合性。研究频率响应低,灵敏度高的PVDF压电传感器具有一定现实意义。为此,论文通过分析勘探用振动传感器的基本原理,基于压电材料的物理特性方程,设计了一种悬臂梁结构的双层PVDF薄膜振动传感器。主要包含以下工作:1、分析了双薄膜敏感元件力学性能,建立了双薄膜振动传感器机电一体化数学模型,完成了传感器传递函数推导,然后根据需求设计了多种敏感元件尺寸及信号调理电路。2、利用有限元方法对所设计的压电薄膜振动传感器机械部分进行了模态响应及谐响应等分析,通过电路仿真软件对所设计的信号读出电路进行了仿真分析,对不同反馈电容和反馈电阻进行了参数扫描仿真分析,仿真结果显示与理论设计相符。3、制作了所设计的压电薄膜振动传感器,包含机械部分和电路部分,并对其进行了振动台测试,实验数据显示测试结果与理论设计较为相符。最终论文给出了一种压电薄膜传感器,测试结果显示其灵敏度约为2.98V/g,固有频率约为5.5Hz,满足基本设计需求。本课题通过数学建模-仿真验证-实物制作-实验测试为低频压电薄膜式振动传感器设计提供了一些思路与参考。
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