印刷机齿轮压电涂层表面电极的电学性能分析及信号监测

发布时间：2025-01-14 15:56

　　印刷机械设备的安全运行关乎行业经济的健康发展,对设备进行性能评估和健康监测尤为重要。掌握零部件的运行状态不仅能避免设备的重大故障,而且能预测设备的服役寿命。然而传统的传感器无法高效精确地监测齿轮等零部件的损伤演变。基于此现状,在零部件非工作表面制备压电涂层智能传感器将可对零部件损伤演变进行实时监测。压电层和表面电极对压电传感器的应用具有重要影响,传感器要求表面电极具有高导电率,压电材料具有高阻抗和高介电常数。为了得出更优的电极制备方法,本课题采用丝网印刷和溅射两种工艺分别在BaTiO3涂层表面制备了银电极和金电极。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征了不同工艺、不同材料、不同烧结温度下电极的微观形貌及物相;采用四探针法和阻抗分析仪分别表征了电极和涂层的电学性能。优选出了较好的电极制备工艺并搭建了压电信号监测平台,实现了压电信号的传输和可视化。主要结论如下:(1)丝网印刷制备的电极,随着烧结温度的升高电极表面孔隙率降低,致密性增强,电极结晶度增强,电极导电率提高。高温850℃烧结的电极电导率最好,但是涂层的介电常数最低。中温和高温烧结后的电极电导率高于300kS/cm,涂层阻抗...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1振动监测技术应用Fig.1-1Applicationofvibrationmonitoringtechnology

心芄痪?继子。?蟛畹陀?.5mm[1]。运行时，印刷机各构件受到交变力的影响会产生轻微或剧烈的振动。齿轮是保证印刷机正常运行的关键基础构件，若齿轮在高速运行中受到损伤，振动频率超出正常范围，将给图文复制带来严重危害。这不仅会降低印品的生产效率，还会造成印刷物料的严重浪费[2]，严....

图1-2齿轮非工作表面涂层示意图

载荷作用下产生接触疲劳和（冲击）弯曲疲劳损伤，如齿面点蚀、齿面剥落、齿根裂纹萌生、裂纹扩展。载荷变化作用下，齿轮工作部位（齿面、齿根）发生应力、应变，压电传感涂层能够检测到应变传递层的细微应变，并转换成可以读取和分析的电信号。然后对输出的特征电信号进行分析处理，准确判断齿轮损伤出....

图1-3柔性应变传感器Fig.1-3Flexiblestrainsensor.

慕】导嗖庵衃26,27]。最早发展起来的电阻式应变传感器属于粘贴式金属电阻应变器，根据敏感栅材料的不分为多种类型。但是，电阻应变传感器无法适应较大变形的测量，与基体表面也不能进行良好的协同变形，所以应用范围受限。近几十年，设计者在应变传感器中引入了复合材料[28,29]、高分子材....

图1-4溶胶凝胶法制备薄膜Fig.1-4Thinfilmswerepreparedbysol-gelmethod

动信号的齿轮服役状态的监测，虽然能够收集部分信号初步监测服役状态，但其缺点也显而易见。传感器布置在目标齿轮的箱体表面，远离齿轮啮合表面，这样提取的齿轮振动信号强度微弱甚至失真，无法精确反映齿轮的损伤。如果可以在齿轮损伤附近布置能够将采集、传输、判断等功能集为一体的智能传感器，原位....

本文编号：4026846