基于声隐身技术的水下无人系统防护功能材料研(3)

来源:金属功能材料 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-06-26
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摘要:(5)介电性能高,绝缘性好,机电耦合系数好,具有优良的能量转换功能; (6)与集成电路兼容,具有微型化、自噪声低、一致性好、共振频率高、灵敏度高

(5)介电性能高,绝缘性好,机电耦合系数好,具有优良的能量转换功能;

(6)与集成电路兼容,具有微型化、自噪声低、一致性好、共振频率高、灵敏度高、输出阻抗低,频带响应宽等特点,并能形成阵列总装;

(7)阻抗与水媒质匹配。

5.2 PVDF压电薄膜工作原理

PVDF压电薄膜作为采集传感器使用时可以等效为一个电容器,在受到外荷作用时,由于压电效应而产生了大量正负电荷在表面聚集,形成一个电荷源,经过电荷放大装置将电荷放大之后进行测量和采集等工作。在作为发生信号传感器使用时,即将电信号作用于PVDF压电薄膜,将电能转化为振动波向外辐射。

5.3 PVDF压电薄膜制作

PVDF压电薄膜制作过程和实物主要如图2所示,一般而言,PVDF压电薄膜通常都将其贴于有一定刚度的有机材料或金属背衬上做成换能器。其实物完成后进行极化处理,极化方法主要有热极化法、电晕极化和分步极化等极化方法。

图2 PVDF压电薄膜

5.4 PVDF压电薄膜材料关键技术

虽然对于PVDF薄膜材料的机理研究已取得很多突破,但仍有一些关键技术:

(1)尺寸效应,即由膜厚变化所引起表面极化电荷的改变而产生的压电性。

(2)PVDF结晶为多相共存状态,但其结晶过程中还会产生无定形态,其中非铁电相、弱铁电性相及无定形态的存在严重降低PVDF的铁电性能,因此促进PVDF结晶以及诱导铁电性强的β相成为改善其性能的有效路径。

(3)PVDF的压电性与注入电荷及偶极取向均有关,注入电荷的贡献更大。

(4)由于β相非热力学稳定构象,长期使用会逐渐自发产生退极化,其寿命一般在5~10年。

(5)制备PVDF压电薄膜的方法有很多,并且新方法还在陆续出现,但是不同的方法所得到的薄膜的性能不同。国内这方面的研究比较落后,远远不能满足要求。

6 结语

本文从声波反射与折射原理出发,得到水下无人系统声隐身传输路径变化的依据,分析并提出基于声隐身防护性能设计概念;基于声隐身的防护概念,提出所应选择的关键功能材料,并对这种材料从性能、原理、设计制造加工及关键技术点等角度进行分析防护概念的可实施性。

本文对于水下无人系统的防护功能材料的研究,能够有效提高UUS的生命力。

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作者简介:

刘倩倩(1989-),硕士,通讯作者,E-mail: ,研究方向:水下声信号处理;

徐 宁(1985-),硕士,研究方向:材料科学与应用。

文章来源:《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/qikandaodu/2021/0626/629.html



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