pvdf压力传感器 什么是压电压力波（PWP）传感器？看完就懂了

什么是压电压力波（PWP）传感器？看完就懂了

压电材料作为感知电力设备放电、振动等信号的关键材料，在电力设备振动监测、放电检测、探伤、温度测量、电压传感等领域得到广泛应用。

压电材料在压电传感器件中的应用多种多样，其核心在于机械能和电能的相互转换：压电材料受机械振动（压电振动传感器）、声波传导（压电声传感器）等机械外力作用时晶格形变，引起极化状态的变化，输出传感电信号，或通过对压电材料受电场作用产生的形变进行测量来反映电场大小（压电电压传感器）。

声波信号可较好地实现与电信号的耦合与相互转换。根据声波激励、传播和耦合方式的不同，压电声传感器可分为压电超声传感器、声表面波传感器、电声脉冲传感器、压力波传感器等。

除压电电声脉冲传感器外，压电压力波（Pressure Wave Propagation, PWP）传感器同样被广泛用于固体介质空间电荷测量。

不同压电压力波传感器产生压力波的方式略有不同，如利用薄压电陶瓷片产生压力脉冲即压电感应压力波传播法（PIPWP）、利用PVDF压电薄膜产生压力脉冲（压电压力波传播法（Piezo-PWP））等，但测量原理基本相同：产生压力波在介质中传播引起介质产生形变，导致介质内部局部电场的微小变化，从而在外电路上感应出对应的电压或者电流信号，由此反映绝缘介质内部的空间电荷分布情况。常见压电压力波传感器测试装置如图1所示。

压力波阶跃上升沿宽度或脉冲宽度应尽可能窄（远小于介质厚度），以提高压电压力波传感器分辨率和灵敏度。郑飞虎等研究发现，压电薄膜厚度、电脉冲下降沿宽度、背衬层材料及声传播介质等因素都会对压力波脉冲波形和脉冲宽度产生影响，实际测试时选用25μm压电薄膜产生脉宽约50ns的单极性压力波声脉冲。

图1 压电压力波传感器测试装置

目前压电压力波传感器的理论模型与测量技术已经基本明晰，在工业界已开始推广应用。如S.Holé等将压电压力波传感器用于欧洲BESTPATHS项目中高压超导直流电缆绝缘测试，在极低温度下对液氮/纸复合绝缘空间电荷分布进行了测量，其测试装置如图2所示。

图2 压电压力波传感器测试装置

本文编自2021年第7期《电工技术学报》，论文标题为“压电材料与器件在电气工程领域的应用”，作者为姚睿丰、王妍 等。

PVDF材料特性解析：多功能性与应用广泛

#氟塑料PVDF#

聚偏氟乙烯（Polyvinylidene fluoride，简称PVDF）是一种高度耐用的热塑性聚合物，它因其卓越的机械性能、耐化学性和耐热性而在各个工业领域中备受推崇。作为一种工程塑料，PVDF在许多应用中提供了无与伦比的价值，特别是在需要长期曝露于恶劣环境的场合。本文将深入探讨PVDF的关键特点及其在各种应用领域中的表现。

首先，PVDF的一个显著特点是其极高的耐化学性。它能够抵抗大部分化学溶剂、酸和碱的侵蚀，这使得PVDF成为化工设备和管道的理想材料。例如，在处理腐蚀性化学品或有害废物的过程中，PVDF的使用可以确保安全和长期的服务寿命。

其次，PVDF展现出优异的耐候性。它能够承受紫外线(UV)辐射的长期暴露而不会降解，这使得PVDF成为户外应用如建筑外墙、屋顶覆盖物以及汽车涂层的理想选择。此外，PVDF在太阳能领域的应用也非常广泛，因为它可以在户外环境中保护太阳能电池板免受环境因素的影响。

PVDF还具有很高的耐热性，其长期使用温度可达150°C，短期可承受的温度更是高达170°C。这一特性使得PVDF适用于需要高温稳定性的应用，如电子设备的封装和航空航天部件的制造。

在机械性能方面，PVDF表现出良好的抗拉强度和冲击强度，这使其能够承受物理应力而不易断裂。这种韧性使得PVDF成为制造管件、泵和阀门等工业零件的理想材料。

PVDF还因其独特的压电和热电性能而被用于传感器技术。当受到机械压力时，PVDF能够产生电压，这一特性使其成为医疗成像设备和触觉传感器中的关键组件。

尽管PVDF在许多方面都有出色的表现，但在设计和制造过程中仍需考虑到其加工难度和成本。由于PVDF是一种难以加工的材料，因此在制造复杂形状的零件时可能需要特殊的技术和设备。

总结来说，PVDF的独特特性使其在多个行业中成为不可或缺的材料。从耐化学性到耐候性，再到耐热性和机械性能，PVDF在各种应用中都展现出了卓越的性能。随着对高性能材料需求的不断增长，PVDF在未来的发展潜力无疑是巨大的。

更多PVDF材料知识请参考：PVDF|PVDF原料|PVDF是什么材料-上氟新材

相关问答

[回答]CYB-2B31主要应用于航天发动机动态压力测量。当你拉伸或弯曲一片压电聚偏氟乙烯PVDF高分子膜(压电薄膜),薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号(...

塑料PVDF(聚偏二氟乙烯)的缩水率通常在1-2%之间,具体取决于材料的制备和处理条件。PVDF的密度约为1.78克/立方厘米,这使得它具有较高的强度和硬度,同时也具...

有的聚偏二氟乙烯(PVDF)制成的微型塑料带,能够捕捉低速气流,利用压电效应将机械能转化为电能。研究人员称,如果材料足够薄,可以利用人的呼吸产生毫瓦(mW...