介电型电活性聚合物传感单元设计-农业机械学报.PDF

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介电型电活性聚合物传感单元设计-农业机械学报

2017年 3月 农 业 机 械 学 报 第 48卷 第 3期 doi:10.6041/j.issn.10001298.2017.03.049 介电型电活性聚合物传感单元设计 1 1 2 1 3 王化明 陈峰洪  李鹭扬  汪 洋  朱银龙 (1.南京航空航天大学机电学院,南京 210016;2.扬州大学机械工程学院,扬州 225000; 3.南京林业大学机械电子工程学院,南京 210037) 摘要:基于介电型电活性聚合物(DEAP)变形时的电容变化原理,设计并实现一种传感单元,其内框可在平面内移 动,用于检测平面位移。建立该传感单元的几何模型,得出其电容变化和内框位移的关系。采用差动测量法测量 敏感单元电容变化,建立了面对面敏感单元的电容差值和内框平移量的关系。利用该传感单元设计了一个二自由 度角度传感器用来测量关节转角,同样采用差动测量法建立了电容差值和转角的关系。实验测得其沿 X轴和 Y轴 平移灵敏度为 -572pF/mm和 -580pF/mm,绕X轴和Y轴旋转灵敏度为 -1394pF/(°)和1416pF/(°)。测试 结果与分析结果较为吻合,验证了DEAP应用于位移传感器和角度传感器的可行性。 关键词:介电型电活性聚合物;传感单元;差动测量;关节转角测量 中图分类号:TP21;TB381 文献标识码:A 文章编号:10001298(2017)03038307 DesignofDielectricElectroactivePolymerSensingCell 1 1 2 1 3 WANGHuaming CHENFenghong LILuyang WANGYang ZHUYinlong (1.CollegeofMechanicalandElectricalEngineering, NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China 2.CollegeofMechanicalEngineering,YangzhouUniversity,Yangzhou225000,China 3.CollegeofMechanicalandElectronicEngineering,NanjingForestryUniversity,Nanjing210037,China) Abstract:Asanewsmartmaterial,dielectricelectroactivepolymers(DEAP)haveshowngreatpromise inthefieldsofsensingandactuationowningtotheirexcellentoverallperformance,includinglarge deformation,highefficiencyandenergydensity.Basedonthecapacitancechangeprincipleofthe polymerwhendeformed,asensingcellcomposedofanouterframe,aninnerframeandasheetofDEAP filmthatwasdividedintofourpartitionscoatedwithflexibleelectrodewasdesignedandimplemented. WhentheDEAPfilmwasstretchedorshrunkbythemobileinnerframe,theflexibleelectr

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