捕捉微弱压电信号｜TH2690系列助力 PVDF 传感器精准性能标定！

前言

?Industry Applications and Development Prospects?

在现代电子测试与传感技术领域，压电材料作为连接机械能与电能的关键桥梁，正日益彰显其不可替代的价值。在众多压电材料中，PVDF （聚偏二氟乙烯）凭借优良的化学稳定性、机械强度与压电效应，广泛应用于压力传感、能量采集、生物医疗等领域。

然而，要精准评估PVDF压电传感器的核心性能，尤其是其在外力作用下的电压响应与电荷积累特性，对测试仪器的灵敏度和精度提出了极为苛刻的要求。

本文以同惠 TH2690 系列飞安表为核心，介绍一套可复现的 PVDF 压电传感器性能测试方案，重点测试峰值电压与频率响应，为传感器研发、质控与选型提供量化依据。

一、被测对象：PVDF压电材料深度解析

1.1 什么是PVDF？

PVDF（聚偏二氟乙烯）? 是一种具有耐化学性和高机械强度，以及具有良好压电性能的材料。

1.2 PVDF的核心特性

（1）压电性能：PVDF 最有价值的是压电效应：受力时分子结构变化、内部极化增强，两端电荷分布不对称形成电场，把机械能转换为电能，因而广泛用于压力传感器。

（2）力学性能：PVDF 强韧耐磨、耐疲劳、抗蠕变，热变形温度高，可用通用设备加工成薄膜。

（3）化学稳定性：PVDF 耐湿气、溶剂、酸碱、油类和紫外线；熔点约 150 ℃，在氟聚合物中偏低，反而更利于加工与应用。

1.3 峰值电压与频率响应的物理意义

峰值电压是指在外作用力下PVDF传感器能产生的最大电压值，直接反映了材料的压电转换效率和灵敏度。

频率响应特性描述了传感器在不同频率的外力作用下的响应能力，反映了传感器的动态性能和带宽限制。

二、测试系统的"硬核装备"：TH2690系列

同惠 TH2690 系列集成飞安表、静电计、高阻计功能，可对极微弱电流、电荷信号开展高精度测量。其电流测量分辨率 0.01fA，电荷测量范围 1 fC~2 μC，最高分辨率可达 1 fC，是捕捉 PVDF 压电效应微弱信号的理想测试设备。

TH2690系列可以将测试结果在主界面以图形方式实时地显示，展示被测件（DUT）的动态特性。图形分曲线图和直方图两种：

1、曲线图 (时基视图)显示 

TH2690系列 可以便捷地绘制多种曲线图，包括I-t、V-t、R-t、Q-t和I-R等(特定的图形显示功能取决于所使用的产品型号)。进行敏感测量时，这种强大且全面的图形显示能力可使您更容易地获取有价值的数据。

2、直方图显示 

测量环境普遍存在噪声，微弱信号测量自带统计不确定性。传统方案需测完后在电脑绘制直方图评估，多次调试场景下效率偏低。

TH2690系列 具有实时的、自动标尺的直方图显示功能，使您能及时调试测量设置而无需在测量后再进行数据处理。直方图显示于测量数据之下，方便您对比直方图上的累积数据与实时测量数据。

三、实验操作详解——从连接到测试

在正式连接电路之前，务必确保飞安表的源已经停止输出，同时必须做好完善的静电防护。这一步骤不仅关乎测试数据的准确性，更直接关系到设备安全。

3.1 连接配置：

1、将三同轴夹具准确插到飞安表的对应接口上，插的时候对准卡槽；

2、将PVDF压电传感器平稳固定在桌面上，确保其在测试过程中保持稳定，避免外力施加时产生位移干扰。

3.2辅助测试附件：

● 三同轴电流测试电缆夹具：用于连接飞安表与被测器件，三同轴结构可有效屏蔽外界电磁干扰，保证测试稳定性；

● 被测器件：1个PVDF压电传感器，将其平稳固定在桌面上，以便后续施加不同外力。

3.3 电压测试

首先将仪器切换至电压表模式；然后配置时域图并启动测试，飞安表自动绘制数据曲线，直观观测信号变化；最后对传感器施加不同外力，观察屏幕电压读数变化。该被测器件受压时最高输出电压可达 20V 以上。

3.4 电荷测试

首先将仪器切换至静电计模式；然后配置时域图并启动测试；最后对传感器施加不同外力，观察屏幕电荷读数变化，被测器件受压最大输出电荷可达 28nC。

TH2690 系列支持测试数据存储，可留存不同压力条件下的电压、电荷信号数据，为 PVDF 传感器峰值电压、频率响应分析及动态性能评估，提供可靠的数据支撑。

总结

从一块薄膜到一只传感器，PVDF 的性能最终要靠“测得到、测得准、测得全”来支撑。TH2690系列飞安表/静电计/高阻计把 fC 级的电荷、V 级的电压和 ms 级的瞬态波形装进同一台仪器，配合三同轴夹具与时域图，让压电性能评估从“凭手感”变成“看数据”。

“携手同心，惠及未来”，从1994年开始，同惠电子始终坚持三十余年如一日，全心全意做产品，从品质入手，潜心研发电子测量仪器，听取大家的反馈，不断改进。做仪器，我们是认真的！

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