E+E位移传感器及其应用研究
主要研究了用于仿生机器鱼驱动器离子交换膜金属复合材料(IPMC)上的聚偏二氟乙烯(PVDF)E+E位移传感器的选择、制作、安装、理论建模和集PVDF传感/IPMC驱动于一体的智能测控系统。论文以仿生机器鱼的应用为依托,针对仿生机器鱼驱动器IPMC材料在长期使用时存在的易疲劳等不稳定特性及实际工程系统的不确定因素,选择一种性能稳定的传感器,实时地对其驱动状态进行检测,并结合适当的控制算法实现闭环控制,这是的工作方式。

E+E位移传感器及其应用研究
PVDF是迄今为止发现的压电性的有机高分子材料,它具有质地柔软、极薄、质轻、灵敏度高、响应快、测量范围大、化学稳定性高等诸多优点,使其成为广泛推广的一种新型智能传感器,也是应用于IPMC驱动器上*的柔性传感器。E+E位移传感器是井径仪的关键部件,随着井径测量技术的发展,传统的拉杆电位器式E+E位移传感器由于存在诸多缺陷,已不再适用。这里介绍了差动变压器式E+E位移传感器的原理、结构及应用方法,并以31DH/±8 mm型差动变压器的性能检测实验为基础,详细分析了该传感器的应用效果,证明了该种传感器具有耐高温、线性度好、分辨率高及使用方便等特点,是井径仪的*传感器。本论文给出了PVDF传感器的制作过程,并采用一种能够保证传感器固有柔性和传感性能、且加工方便的封装技术,极大地提高了防水性和绝缘性,同时也避免了短路和漏电现象的发生。PVDF传感器安装方法的研究是本论文一个创新点。在基于PVDF传感器的应用中,PVDF传感器薄膜大多数被粘贴在被测物体表面或嵌入在被测对象中。本文通过大量的实验比较,给出了新颖的并行安装方式,这种方法能够有效地避开IPMC的某些局限性对PVDF传感器的影响,使得传感器与驱动器的性能得到的发挥。论文对传感器的可行性进行了实验分析,并与IPMC自身的传感性能进行了对比,突出了PVDF用于此研究的优势。

E+E位移传感器及其应用研究
同时,对悬臂梁结构的PVDFE+E位移传感器进行了理论建模。此模型为传感器尺寸的zui后确定提供了重要依据,避开了模型在大变形范围内误差大的问题,有效地提高了检测精度,并为zui后实现闭环控制提供必需的函数关系。论文zui后结合PI控制算法和LabVIWE软件,实现了对仿生机器鱼驱动器的闭环控制。PI控制器能在允许误差范围内较好地实现对IPMC驱动器状态的实时控制调整,保证了仿生机器鱼长期稳定地工作。