Abstract
壓電材料為近來相當熱門之非傳統性材料，由於其特殊的機械能－電能互換性質，使它廣泛地被應用在聲波、壓力轉換、振動產生及溫度偵檢等種種用途上，使其成為用途極廣的非傳統性材料。在本文中將運用壓電材料偵檢系統之扭轉動態性質, 因而機器傳動主軸在高速運轉下，一旦有所差錯，會造成嚴重之災害如果壓電材質能檢測系統動態，當系統發生異況或雜訊時能提前告知，如此便可避免重大損害。本文分為理論分析及實驗印證兩方面，探討如何運用壓電材料來偵檢分析承受扭矩圓軸系統的動態行為。在理論方面，運用系統的機械特性與壓電材料的機電相互性(El-ectro-Mechanical Interaction) ，建立一系統方程式，再利用軸對稱有限單元法，將其簡化成矩陣型態的運動方程式，來模擬整個系統的受力狀態與動態反應，並推導壓電材料的感測方程式。最後利用數值方法求取理論上的自然頻率及振動模態。在實驗方面，首先運用衝擊錐激發系統，觀測由系統所得到之動態響應，來印證理論上的數值結果，並比較加速規信號與壓電材料電場信號之差異。而後，可使用振動器(Vibrator)模擬實際外界的刺激，觀察根據壓電材料電場信號所偵檢的系統動態行為，綜合以上理論與實驗，建立一套應用通則。由於在扭轉動態實驗中會受到些許彎曲振動的影響，所以在文中同時針對扭轉、彎曲及整體之動態特性，探討它們之間的相互關係。經由理論分析與實驗所得之結果，可獲致以下結論。一、實驗方面壓電材偵檢方程式建立後，經由理論分析，可事先確認合適的偵檢位置，使偵檢工作能事半功倍二、實驗方面（１） PVDF 薄膜對所偵檢系統的動態性質影響極微。且偵檢到的動態信號可直接輸入動態分析儀。（２）比較PVDF薄膜偵檢角度 45° 與0° 時之信號即可確認扭轉動態信號。（３）感測器置於振幅越大之位置，所偵檢到的振動信號也越強。（４）當系統的共振頻率接近60hZ時，由於雜訊之干擾，系統動態特性不易觀測。