传感器是信息化时代的核心技术,而压电式传感器作为直接转化力电信号的功能元件,承担着现代国防和民用科学技术的关键角色。有机高分子聚偏二氟乙烯(PVDF)经过机械拉伸和高电场极化后表现出较强的压电性,且具备质量轻、机械强度及韧度高、柔性易加工、成本低等优点,成为技术领域中集成化、小型化和多功能化器件的热门压电材料。尤其在动态压力测量中展现出较好的应用前景,如水下爆炸压力、炸药冲击起爆阈值、惰性材料的冲击压缩以及安全性参数的测量等领域。PVDF压电薄膜传感器测试电路简单、响应速度快、频响特性高、优异的机械柔韧性以及微米或纳米量级的厚度,可被制成不同形状且对被测对象结构完整性的破坏较小,满足现代化无损检测技术的发展需求。基于以上背景,本文以PVDF压电薄膜制备、压电相特性调控、动态冲击响应特性为研究内容,开展了较为深入的研究。采用溶液结晶法制备出初始PVDF薄膜,将其用于单轴拉伸和静高压实验。结果表明机械拉伸可明显地提升薄膜内压电相含量,拉伸膜压电相相对含量为初始态的4倍。在静高压实验中,在22 GPa静高压范围内,薄膜中依然保留足够的压电相,这是PVDF薄膜能够用于高冲击压力测量的基础。本文设计了一种基于交流极化的压电薄膜极化系统。该系统在极化过程中不仅垂直薄膜表面施以均匀静态液压,而且实时采集输出极化电流随电压幅值的变化规律。经过循环交变极化处理后的20 μm厚PVDF压电薄膜,其剩余极化强度值为7.24 μC/cm2,且样品的重复性在4%以内,说明该极化方法可得到极化强度高和一致性好的PVDF压电薄膜。此外,本文研究交流极化实验参数包括厚度、电极面积和场强幅值对PVDF薄膜极化性能的影响。实验结果表明当交变极化电场强度超过175 MV/m时,电场幅值越高,薄膜的剩余极化强度越大。直到场强增幅至饱和电场时,极化强度的增长变缓并逐渐收敛。本文还发现PVDF剩余极化强度和电极面积无关但是依赖于薄膜的厚度,厚度越厚其极化强度值越高。这是因为薄膜表面附近的聚合物受到表面张力束缚难以翻转取向,在越厚的样品中有效翻转的偶极子比重越大,对极化强度的贡献也相应增加。采用偶极翻转经验极化模型,定量化研究外电场幅值对极化强度的影响,拟合参数可反映薄膜极化强度和相变场强幅值变化等交流极化特性。本文设计和组建了压力计在0.3～11 GPa压强范围内的动态标定测试系统,研究了 PVDF压电薄膜的动态冲击响应特性。实验采用电荷法和电流法研究其动态冲击响应特性;对压力计的输出电荷量进行采集,结果表明PVDF压力计实测波形宽度与理论脉宽误差小于2%,说明制备的压力计能够准确地记录输入冲击波形。但是因为原始实验数据点对应的PVDF剩余极化强度不完全相等,无法直接从原始数据得到精确的动态标定曲线。为此,本文对压力计的初始剩余极化强度做归一化修正预处理,根据平均极化强度修正释放电荷量,结果显示修正后的电荷密度更有规律性并更匹配拟合的标定曲线,特别是在高压段。基于PVDF压电薄膜在冲击加载下的体积压缩率与释放电荷量成线性规律,本文提出了基于PVDF冲击Hugoniot关系的两参数标定方程。若材料状态方程系数未知,可将两参数标定方程改写为三项拟合参数标定方程。同样,将其用于不同厚度的压力计拟合,拟合曲线精度优于两参数标定方程。并将三参数标定方程用于国外PVDF压电薄膜更高压力(～35 GPa)范围实验分析,结果表明三参数标定方程的符合程度很好,并且优于原始文献给出的定标关系。本文进一步运用计算机优化统计分析技术探索了 PVDF薄膜输出特性与薄膜厚度、极化强度等多参数之间的关系。研究结果表示,Ridge和Lasso模型详细地给出了 PVDF薄膜厚度、剩余极化强度影响的统计形式。经比较,Lasso模型得到的标定曲线相比于Ridge模型与实验更吻合,可靠性更高。其中,Ridge模型验证了 PVDF释放电荷量与体应变的线性关系;而Lasso模型得到释放电荷量与体应变的指数关系,对于外推标定关系到更高压力范围具有参考意义。另外,尽管SVM和神经网络等模型得到的预测误差较低,但是模型预测的标定曲线关系以及参数依赖关系与物理实际不符。本研究为PVDF压力计在动态冲击测试领域中提供了理论基础,提高其在动态冲击压缩中的无损检测能力、精度和可靠性;并且提供了 PVDF压力计动高压测试的研究平台,推进其在高能炸药爆炸以及超高压测试领域中应用。