基于液态金属基摩擦纳米发电机的振动传感器结构设计及其性能

摘要

提出一种基于摩擦纳米发电机（TENG）的高灵敏度液态金属基振动传感器，用于船舶机械设备的实时振动检测。该传感器由导电织物、氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）薄膜及液态金属构成，利用摩擦起电效应将机械振动转化为电信号。实验验证表明，该传感器在5～50 m/s²动态加速度范围内呈现优异的线性电压响应（R²=0.995）,灵敏度达0.218 V·s²·m^-1。此外，该传感器还具备良好的耐久性，经21 600次加速疲劳测试后信号衰减可忽略不计，已成功应用于船舶空气压缩机的振动监测。相较传统压电式与电磁式传感器，该技术具有高灵敏度、抗电磁干扰及柔性适配复杂工况等优势，为船舶等恶劣环境下的设备状态监测提供了新型解决方案，对于保障设备安全运行、预防故障发生具有重要意义。

关键词

振动传感器 / 摩擦纳米发电机(TENG) / 液态金属 / 机械振动检测