超磁致伸缩作动器的率相关Hammerstein模型与H∞鲁棒跟踪控制

利用Hammerstein模型对超磁致伸缩作动器（Giant magnetostrictive actuators,GMA）的率相关迟滞非线性进行建模,分别以改进的 Prandtl-Ishlinskii（Modified Prandtl-Ishlinskii）模型和外因输入自回归模型（Autoregressive model with exogenous input,ARX）代表Hammerstein模型中的静态非线性部分和线性动态部分,并给出了模型的辨识方法. 此模型能在1～100Hz频率范围内较好地描述GMA的率相关迟滞非线性. 提出了带有逆补偿器和H∞鲁棒控制器的二自由度跟踪控制策略,实时跟踪控制实验结果证明了所提策略的有效性.     

压磁应力传感器差动信号检测电路设计

由于压磁应力传感器结构对称性存在着差异,致使传感器输出信号的零点值调节困难,而传统的电路输出交流信号,不便于信号处理。采取对两组检测信号先整流滤波,再进行分压式比较,使得输出信号直接为直流信号。利用所设计的电路进行了实验,通过调节电位器即可实现传感器零点值的准确调节。通过实验验证了电路的性能,也验证了磁测应力传感器的性能。     

基于超磁致伸缩效应的光纤电流传感器

基于超磁致伸缩效应的光纤电流传感器是目前研究的热点,在进行理论分析的基础上搭建了以光纤布拉格光栅和超磁致伸缩材料为传感头的电流传感系统,并将实验所得的结果与理论分析的结果进行了比较,得出了可能导致误差出现的原因.     

智能磁致伸缩液位测量仪设计

针对当前液位测量监测系统中存在的多种问题,设计了一种高精度的智能磁致伸缩液位测量仪.系统采用ARM Cortex-M4系列的EK-TM4C1294NCPDTI芯片作为核心控制处理器,包含电源模块、时钟模块、激励信号模块、信号检测模块、以太网接口模块、故障报警模块、数据存储模块等.实现了测量精度高、稳定性好、人机交互友好,具有网络化通信功能的智能液位测量仪.     

光纤光栅电流传感器

本文提出并实验验证了一种利用新型材料制造的光纤电流传感器。通过结构的合理设计,提高了由光纤光栅和磁致伸缩材料构成的光纤电流传感器的检测灵敏度。所使用的致材料和传感器工作的动态范围的合理选择,使得传感器的输出有很好的线性,并且避开了磁致材料的磁滞效应对传感器特性的影响。     

磁致伸缩作动器的设计与性能分析

在分析超磁致伸缩材料特性的基础上设计了一种微位移作动器．通过有限元分析，对作动器的结构进行优化，得到均匀的偏置磁场和激励磁场；设计了预压力加栽结构和强制冷却结构．对该作动器的动、静态性能进行了测试，结果表明：作动器基本上工作在线性区域内，其位移伸缩量大，低频动态性能较好，高频谐波分量影响较小，相位延迟较小，同时也证明了对作动器的磁场分析和结构优化是正确的．     

磁致伸缩换能器辐射板活塞振动幅值的近似计算

以柱形磁致伸缩换能器为对象,建立了其辐射板在驱动力作用下的运动模型,给出了一阶解析解,并与实验结果进行了比较.结果表明,对一阶振动,该解析解具有足够精度,可方便应用于换能器辐射板的动力学设计.     

Vibration Analysis of Tb-Dy-Fe Magnetostriction Actuator and Transducer

In this paper, theoretical analysis of longitudinal free vibration was carried out for Tb-Dy-Fe series magnetostrictive actuator and transducer. The formulations considered two constitutive laws; in one we employ the standard square nonlinear constitutive equation of magnetostriction and in the other we employ the linear piezomagnetic equation. The results obtained from the nonlinear equation can be reduced to the linear piezomagnetic equation when the amplitude of the excitation magnetic field provided by the coil is very small compared to the bias magnetic field and its frequency does not induce resonance of the system. For the case of a relatively large excitation magnetic field, which usually exists for an actuator, the nonlinear constitutive equation should be adopted in order to provide an accurate prediction for the design and analysis of actuator and transducer. Another important aspect is the resonance of the Tb-Dy-Fe series transducers that was revealed in the analysis using the nonlinear constitutive equation. The resonance not only appears at the natural frequencies of the system, but also arises when the frequency of excitation current in the coil happens to be half of one of the natural frequencies of the system. This conclusion cannot be reached using the linear piezomagnetic formulation.     

基片对间接耦合式超磁致伸缩薄膜静态磁化性能的影响

间接耦合式超磁致伸缩薄膜是一种新兴的具有优异机械物理性能的功能材料，已成为微型器件材料研究的热点之一。由于是在弹性基片上通过物理沉积方法得到该种薄膜材料，因此基片的物理性能对薄膜材料的磁化性能会产生重要影响。通过对物理性能差异较大的铜、聚酰亚胺两种基片的间接耦合式超磁致伸缩薄膜的磁化曲线、饱和磁化强度等进行实验研究与分析比较，得到不同物理性能基片对超磁致伸缩薄膜特性的影响规律，为进一步制备性能各异的薄膜材料奠定基础。     

基于GMM的高速点阵式喷头研究

通过研究分析利用超磁致伸缩材料制造高速喷头的工作机理及实现方案，建立了涂料流动的动力学方程，并以此确定阀体和液压管路的有关参数。论述了喷印字符大小的影响因素及连续可调的方法，为高速点阵式喷头的设计制造提供了理论基础。试验表明，利用超磁致伸缩材料制造喷头的高速阀，结构简单，位移量大，响应快，能满足钢管在线标识的要求。