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含金属芯压电纤维具有直接的机电转换性能,可以模仿自然界的生物毛发感受器,感知周围环境的气流变化或振动情况。把含金属芯压电纤维用作仿生气流与低频振动传感器时,需要重新设计纤维表面电极的分布形式,制备新型的含金属芯压电纤维器件。本文设计了两种新的表面电极分布形式,即表面部分电极含金属芯压电纤维(PMPF,Partial elec-trode of metal core piezoelectric fiber)和表面对称电极含金属芯压电纤维(SMPF, Symmetric electrodes of metal core piezoelectric fiber),并对PMPF和SMPF的气流、振动传感特性进行了初步的研究,取得了一定的成果,主要研究内容如下：(1)设计并制备了表面部分电极含金属芯压电纤维(PMPF),基于能量法和平均电荷法,分别建立了悬臂梁结构PMPF静态气流传感模型和动态气流传感模型。通过理论与数值仿真,给出了PMPF产生的电荷值与表面电极分布角度、纤维长度的关系。搭建了实验系统,测试了PMPF对准静态气流和动态气流的响应,验证了PMPF对气流的速度和方向的传感性能。(2)根据第四类压电方程和机械振动理论,建立了悬臂梁结构PMPF电压型振动传感模型。基于理论模型,分析了PMPF表面金属层电极分布角度和长度对产生电压值的影响,以及PMPF的结构尺寸与其弯曲共振频率的关系。搭建了实验系统,测量了PMPF的振动冲击响应和简谐激励响应,验证了悬臂梁结构PMPF电压型振动传感理论模型。(3)设计并制备了表面对称电极含金属芯压电纤维(SMPF),基于第一类压电方程,建立了悬臂梁结构SMPF的气流传感理论模型,推导了SMPF产生电荷与气流速度、方向之间的关系,分析了中间金属芯对SMPF表面两电极电荷值以及对纤维机械性能的影响。并搭建了实验系统,实验验证了悬臂梁结构SMPF对准静态气流的速度和方向传感性能。(4)根据第一类压电方程和机械振动理论,建立了悬臂梁结构SMPF的振动传感理论模型,分析了悬臂梁结构SMPF固定端在受到简谐激振和冲击激振时,SMPF产生电荷和振幅、方向之间的关系。搭建了实验系统,测试了悬臂梁结构SMPF的简谐激励响应；并把SMPF粘贴到等强度梁自由端,测试了等强度梁受到冲击碰撞时,SMPF的响应,验证了SMPF的振动传感性能。