DOI:10.3390/s20113111

本文介绍了压电聚偏氟乙烯（PVDF）电纺纳米纤维（NF）膜作为声信号传感单元的新用途。在这项工作中，将NF垫用作换能器，以将声信号转换为电压输出。分析了检测电压与激励声信号的频率和振幅的函数关系。另外，检测到的交流信号可以随频率和振幅的变化进行回溯，并且在相对较高的振幅和特定的声谱区域内具有一定的波形失真。同时，通过压电响应、β片计算和表面形态对该纳米纤维进行了表征。这项工作有望成为一种低成本的创新型解决方案，以收集来自g各种声音和噪声资源的声音信号。

图1.（a）声能采集装置的示意图。（b）详细的声学感应装置的照片。

图2.（a）电纺聚偏氟乙烯纳米纤维（PVDF NF）毡的SEM图像和纤维直径分布，以及（b）所制备的膜的横截面。

图3.PVDF纳米纤维的（a）FTIR和（b）XRD分析。

图4.在5 N的循环力和5 Hz的频率下对PVDF纳米纤维膜的压电分析。所示的y轴表示电压（以伏特为单位），x轴为时间（以秒为单位）。

图5.在施加的循环力作用下，通过电纺纳米纤维的平均峰值转换电压。

图6.（a）在不同输入施加电压下测得的电压与频率的关系。（b）在不同的输入施加电压下测得的电压与低频（最高2 kHz）的关系。（c）在4 kHz频率下输出电压与施加的输入电压的关系。

图7.在1.2 V的施加电压下，不同输入频率下的回声波信号示例。使用的频率为（a）300 Hz、（b）500 Hz、（c）4 kHz、（d）5 kHz、（e）15 kHz和（f）20 kHz。所有波形信号图的y轴为电压（以伏特为单位）和x轴为时间（以秒为单位）。

图8.在4.8 V的施加电压下，不同输入频率下的回声波信号示例。使用的频率为（a）300 Hz、（b）500 Hz、（c）4 kHz和（d）5 kHz。（e）代表在15 kHz频率和（f）20 kHz频率下获得的输出信号电压。所有波形信号图的Y轴为电压（以伏特为单位）和X轴为时间（以秒为单位）。