Fe-Ga磁特性测试装置改进与动态磁致伸缩实验

利用Fe-Ga磁特性测试装置进行动态磁致伸缩测量时,受激励线圈产生的磁场的影响,测试样品的应变通常偏大,本文对此做了分析并进行验证。通过分析Fe-Ga动态磁致伸缩测量过程,对原测试装置进行了改进。将样品的一端固定在极头上并调节激励磁场使其在样品饱和磁场附近,以消除机械振动对动态磁致伸缩测试产生的影响。采用多参数磁学测试系统和改进前后的Fe-Ga特性测试系统进行Fe-Ga静态和动态磁致伸缩特性测试实验。结果表明:采用改进的Fe-Ga磁特性测试装置可在低饱和场下精确测量动态应变。实验还测试了Fe-Ga在2.7kA/m偏置磁场作用下的动态磁致伸缩特性,结果表明:(1)偏置磁场作用下应变与磁场同频;(2)应变对磁场的滞后随磁场频率的增加而增大;(3)λ~H曲线为椭圆形且椭圆环的面积随频率的增大而增大。上述结果表明,本文提出的改进装置可有效消除振动产生的额外应变。     

NiCr合金薄膜测力传感器设计制作与力学标定

为了满足切削力信号精确测量的要求,制作了两种结构的切削力测量用镍铬合金薄膜传感器样品、可调式改良应变测试仪桥盒,进行了传感器静力学标定与实际切削力测量试验。使用DASP 36通道振动与噪声信号采集分析系统与YD-15型动态电阻应变仪进行采集与读取测量时的电压信号与应变信号,将采集的应变信号经MATLAB转换为压力应变曲线图,将传感器应变、输出电压值与其对应的理论仿真值进行对比,结果表明测量值与其误差较小,两种传感器的力学测量性能良好。     

杆式风洞应变天平动态实验、建模与补偿

杆式应变天平是一种6维力传感器,在风洞实验中测量飞行器模型所受的各个方向的力和力矩.但是,其动态响应的超调量大,调节时间长,即动态性能差,无法满足动态测试的要求.为此,设计了应变天平动态标定装置,进行动态标定实验;基于实验数据建立应变天平的动态数学模型,给出性能指标;研制基于DSP的动态校正系统,实现对应变天平6路输出信号的动态补偿,以加快应变天平的动态响应.所建的模型和所研制的系统得到实验结果的验证.     

光纤光栅用于低阻抗材料动态性能测试的研究

光纤Bragg光栅用于材料性能测试是一个重要的研究方向。本文介绍了基于分离式霍布金逊压杆(SHPB)的低阻抗材料动态性能测试的原理;探讨了光纤光栅传感器用于SHPB实验装置中应变测试的相关问题;推导了低阻抗弹性杆中传播的应力波σ与光纤光栅传感器的波长漂移量ΔλB之间的关系式;构建了光纤光栅高频动态应变测试系统,对SHPB实验装置中被撞击弹性杆的表面应变进行了测试,并与现有仪器进行了对比;实验结果显示,构建的光纤光栅动态应变测试系统在10KHz的频率范围内,具有40dB的信噪比;研究表明,光纤光栅在低阻抗材料的动态性能测试中具有很好的应用前景。     

光纤光栅在低阻抗材料动态性能测试中的应用

研究了光纤Bragg光栅在材料性能测试方面的应用.介绍了基于分离式霍布金逊压杆(SHPB)的低阻抗材料动态性能测试的原理,探讨了光纤光栅传感器用于SHPB实验装置中进行应变测试的相关问题.推导了低阻抗弹性杆中传播的应力波与光纤光栅传感器的波长漂移量之间的关系式,构建了光纤光栅高频动态应变测试系统,对SHPB实验装置中被撞击弹性杆的表面应变进行了测试,并与现有仪器进行了对比.实验结果显示,构建的光纤光栅动态应变测试系统在10 kHz的频率范围内,具有40 dB的信噪比.研究表明,光纤光栅在低阻抗材料的动态性能测试中具有很好的应用前景.     

基于声表面波原理的切削力测量智能刀具研究

切削力的测量对于监测加工过程以及获得高精度的零部件具有重要作用,为实现自适应加工提供切削状态参数。研究了一种基于声表面波原理的切削力测量智能刀具。能在切削加工中实现主切削力的实时测量,并具有无线、无源的测量优势,能够适应复杂的加工环境。建立了切削力与声表面波谐振器石英基片应变的关系模型,分析了声表面波谐振器谐振频率,得到了切削力与声表面波谐振频率偏移量的关系。实验结果表明,基于声表面波原理的切削力测量智能刀具能够实现切削力的实时测量。     

埋入式FBG应变传感器的设计及其传感特性研究

光纤Bragg光栅是一种性能优良的敏感元件,利用其研制出了基于碳纤维复合材料(CFRP)封装的用于测量混凝土内部应变的FBG应变传感器.同时分析了传感器轴向应变分布与结构参数的关系.通过等强度梁上的校准试验,得到了传感器的静态性能指标;通过霍普金森压杆上的冲击试验研究了传感器的动态响应特性,试验表明:FBG应变传感的器线性度≤1%,埋入混凝土结构内的光纤光栅传感器能够真实的响应混凝土内的应变值,因此传感器可用于实际工程中混凝土结构内静态和动态应变的测试.     

高精度动态切削力自感知智能刀具的研究

切削状态监测是高档数控机床实现智能加工的必备功能,而切削力测量是进行切削状态监测最直接、有效的方法。目前商业化的切削力测力仪由于体积大、价格贵、兼容性差等原因,难以满足实际工业生产的应用要求。针对机械加工过程中动态切削力的准确测量这一研究目标,提出了一种具有切削力自感知功能的智能刀具,该智能刀具以刀杆作为弹性敏感元件、以半导体应变计作为信号转换元件;通过理论计算和有限元仿真,确定了封装半导体应变计的最佳应力区域以及传感器测量电路的设计方案。所研制的智能刀具结构紧凑、兼容性好、精度高、动态特性好,试验结果显示主切削力F_c方向的静态精度为1.799%、横向交叉干扰为2.610%,进给力F_f方向的静态精度为1.628%、横向交叉干扰为0.694%,智能刀具的固有频率为1 778.98 Hz,可以满足在机床主轴转速不超过26 685 r/min的高速切削过程中准确测量动态切削力的应用需求。     

对新型传感器的要求及其发展趋势

一、引论 传感器建立了物质流、能量流与信息流之间的联系,从而构成生产过程的控制装置及制造装置的基础。它的范围从测量接收器的初级敏感元件延伸到具有接收器、敏感元件和进行复杂测量值处理的包括微型计算机的整个测试系统。这种不精确定义的传感器,如今已成为与技术革新有关的一个时髦     

应用光纤光栅和虚拟仪器的切削力测量技术

在分析光纤光栅应变传感器原理的基础上,针对切削力测量的需要,设计出了光纤光栅传感器各项参数,简化了测试仪器结构,避免了温度对测量精度的影响。在虚拟仪器平台上开发了测试数据处理和自动化管理的程序,介绍了LabVIEW环境中建立切削力经验公式的简单方法。