超磁致伸缩换能器的研制

0引言磁致伸缩效应是焦耳于1842年发现的。＿1842年人们开始利用磁致伸缩材料制作水声换能器并投入使用。然而因其应变很小,耦合困难故一直无法使用到岩体的探测之中。近年来,人们在探索一种新型的高机电转换效率、大应变的磁致伸缩材料,在超磁致伸缩材料的方面已获得?..     

超磁致伸缩力传感器的模型研究

磁致伸缩逆效应是稀土超磁致伸缩材料的一个重要应用特性,应用磁致伸缩逆效应可以制作超磁致伸缩力传感器,基于能量变分原理,建立了超磁致伸缩力传感器的有限元模型。应用该模型计算了超磁致伸缩力传感器空气隙中的磁感应强度和磁致伸缩棒上施加力的关系,并与实验值进行了比较。计算结果与实验结果符合较好,表明建立的超磁致伸缩力传感器的有限元模型是有效的。     

—种超磁致伸缩材料和声表面波谐振器构成的复合磁传感器

设计了一种新的超磁致伸缩材料和声表面波谐振器构成的复合磁传感器．该传感器将超磁致伸缩材料在磁场中产生的应力应变传递到声表面波谐振器上，改变其谐振频率，通过对谐振频率的检测进行磁场测量．该传感器可以用于静态和动态磁场测量，并且可用作无源、无线磁传感器．主要分析了该结构用于静态磁场测量的原理，给出了实验结果．传感器谐振频率的变化对于静态磁场变化的灵敏度可达132Hz／Oe，谐振频率测量分辨率在1Hz时，磁场测量分辨率可达10^-7T数量级．     

基于ARM的超磁致伸缩微驱动器的偏置与驱动电路设计

超磁致伸缩微驱动器的工作主要需要提供一个可控的偏置磁场和驱动磁场,前者使超磁致伸缩材料的磁致伸缩特性得到优化,消除倍频效应,后者实现对微驱动器的输出位移控制;设计一个可控电流源,采用悬浮负载功率放大恒流电路,并通过ARM处理器的数模控制,使指定电流通过电磁线圈以产生所需磁场强度;该设计的可控电源,可输出最大±5A的电流,提供给偏置和驱动线圈,实现微驱动器的直观、灵活的控制。     

磁致伸缩器件及其应用研究

介绍了磁致伸缩材料的最新研究方向 ,阐述了磁致伸缩器件在换能传感、驱动及频率控制等方面的应用及近年来所取得的最新成果 ,分析了磁致伸缩器件与应用在上述领域的压电陶瓷器件相比所具有的优点 ,展望了其未来发展趋势     

激励电流对超磁致伸缩换能器动态特性的影响

本文研究了不同激励电流脉冲宽度对超磁致伸缩换能器输出位移动态特性的影响。利用有限元分析软件ANSYS建立了超磁致伸缩换能器的二维轴对称有限元模型。通过压磁-压电比拟法,对不同激励电流脉冲宽度下不同发射头质量的超磁致伸缩换能器输出位移动态特性进行了模拟研究。结果表明:激励电流脉冲宽度大小不仅直接决定超磁致伸缩换能器瞬态输出位移的大小,而且决定超磁致伸缩换能器的最佳工作状态。此研究结果为超磁致伸缩换能器的优化与应用奠定了基础。     

结构参数对超磁致伸缩致动器动态特性的影响

本文从Terfenol—D棒的线性压磁方程出发,建立了超磁致伸缩致动器（GMA）轴向方向的传递函数动态仿真模型,研究了其主要结构参数,即Terfenol—D棒半径r和长度l、碟簧刚度kF、负载质量MF在对GMA阻尼系数ξ、固有频率f和动态性能指标上升时间tr、调节时间ts、超调量δ的影响。给出了具有优良动态性能的GMA应满足的两个条件,即阻尼系数ξ为0．707和系统固有频率f等于GMA交流驱动频率。最后,根据这两个条件对设计出的GMA进行了结构参数优化,当r=20mm,l=60mm,MF=0．57kg,kF=2000N／mm时,ξ=0．706,f=5680．7HZ,动态性能指标上升时间tr=0．943×10^-5s、调节时间ts=1．29×10^-4s,超调量δ=4％,明显改善了GMA的动态性能和稳态性能。     

超磁致伸缩薄膜/光纤的制备及其磁探测性能

采用磁控溅射工艺在光纤表面制备了厚度均匀的TbDyFe超磁致伸缩薄膜。利用马赫 曾德尔干涉仪对TbDyFe超磁致伸缩薄膜/光纤传感器的磁探测性能进行了实验测试。结果表明:在调制频率f=1kHz附近,传感器对磁场具有最大的信号响应;在恒定直流磁场及调制磁场强度小于1kA/m的条件下,输出信号大小随调制磁场强度线性增加;在35～50kA/m的直流磁场范围内,传感器(对应1m长传感臂)可探测的最小磁场变化Hmin=8.6×10-2A/m,若采用分辨力为10-6rad的干涉仪并增加镀膜光纤的长度和薄膜厚度,则可进一步提高传感器的磁探测灵敏度。     

一种超磁致伸缩材料和声表面波谐振器构成的复合磁传感器

设计了一种新的超磁致伸缩材料和声表面波谐振器构成的复合磁传感器.该传感器将超磁致伸缩材料在磁场中产生的应力应变传递到声表面波谐振器上,改变其谐振频率,通过对谐振频率的检测进行磁场测量.该传感器可以用于静态和动态磁场测量,并且可用作无源、无线磁传感器.主要分析了该结构用于静态磁场测量的原理,给出了实验结果.传感器谐振频率的变化对于静态磁场变化的灵敏度可达132 Hz/Oe,谐振频率测量分辨率在1 Hz时,磁场测量分辨率可达10-7T数量级.     

超磁致伸缩执行器的P-模糊PID控制

在微加工领域应用超致伸缩材料的研究中,为提高超磁致伸缩执行器控制系统的定位精度,根据压磁方程和超磁滞伸缩执行器的动力学特性建立了执行器的数学模型,为加快系统响应速度,提出了将模糊理论及PID理论相结合的控制方案,利用MATLAB模糊逻辑工具箱设计了P-模糊PID控制器.在simulink图形仿真环境下,利用P-模糊PID控制方法和常规PID控制方法进行控制实验.经仿真比较和分析,采用P-模糊PID控制方法优于常规PID控制方法,并且P-模糊PID控制下的系统响应迅速,无超调,调节精度高,可为设计提供参考.     

迈克尔逊干涉仪条纹采集和波长测量装置设计

设计了一套基于单片机的迈克尔逊干涉仪条纹的采集和波长自动测量装置。该装置通过光敏传感模块、旋转编码器和单片机处理显示模块实现,滤除了电路噪声,同时可以适应不同的背景光强,具有精确度高、操作简便且可靠等优点。     

基于迈克尔逊干涉仪的SPR传感器的研究

研究了一种基于迈克尔逊干涉仪干涉成像的新型表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感器,介绍了系统的构建方法和工作原理。系统以溴钨灯为迈克尔逊干涉仪的光源产生干涉图像,采用Kreschmann棱镜耦合结构激励SPR,由CCD摄像机采集传感芯片干涉图,对干涉图进行信息提取和傅里叶变换得到光谱图,再对光谱图进行分析处理得到SPR曲线。在系统中引入了辅助定标光路,即以一已知波长的单色光(氦氖激光器)作为标尺确定光强随光程差变化的干涉图函数中采样点的选取,降低了使用迈克尔逊干涉仪过程中的转动和传动机械误差。实验结果表明,该传感系统具有成本低、结构简单、操作方便、多通道检测等优点。     

迈克尔逊干涉仪的手动调节＊

目前,已多次进行了与迈克尔逊干涉仪有关的实验,但其调节过程仍旧非常烦琐。分别介绍了以激光、钠光和白光作为光源时干涉条纹的手动调节方法。     

基于迈克尔逊干涉原理的光纤传感器简述

摘要：从基于迈克尔逊干涉原理的光纤迈克尔逊干涉仪出发,介绍了光纤迈克尔逊干涉仪系统原理,并分析了干涉仪的工作原理。在此基础上,针对一些对仪器产生影响的问题提出简略的解决方法,同时阐述了此系统的优点以及应用。     

用于冷原子干涉仪激光时序控制的DDS跳频系统设计与实现

为了满足冷原子干涉实验对时序控制的需求,设计并实现了一个基于LABVIEW软件的激光时序控制DDS系统,其工作过程为通过设计的LABVIEW上位机软件输入需要产生的频率和频率间隔时间,ARM芯片根据LABVIEW软件发送来的控制信息实现对射频信号芯片的控制,CPLD芯片用来控制射频信号之间的时间间隔,最后DDS芯片产生与控制信息相对应的射频信号。与目前同类装置相比,系统实现了跳频时间和频率更加精确和工作稳定性更好。经过系统的调试分析以及性能测试,DDS跳频系统能够满足原子干涉仪激光时序控制需求。通过测试DDS装置,DDS装置能够输出准确输出射频频率值,并且射频频率时间间隔能精确到微秒。DDS装置可以有效控制冷原子干涉仪的激光时序,在探询时间为120毫秒且重复率为2.2赫兹的情况下,冷原子重力仪的重力测量灵敏度达到 。     

基于FPGA的静态实时光谱采集与处理系统

为了实时获取静态迈克尔逊干涉仪得到的光谱信息,设计了基于FPGA的实时光谱采集分析系统。在Xilinx FPGA芯片上实现了干涉条纹到光谱数据的实时处理。在算法处理过程中,实现了干涉条纹滤波去噪、快速傅里叶变换、相位标定、光谱数据传输等模块化功能。实验结果显示,系统可以高速采集并实时处理光谱数据。     

高精度激光干涉条纹细分系统

在激光干涉测量中,通常以相位差为90°的两路信号进行辨向计数和细分,而在这两路信号中普遍存在着非正交误差、不等幅误差和直流电平漂移误差,这些误差的存在严重地影响了测量结果的精度。因此,设计了以C8051F单片机为核心的电路补偿模块,采用以Heydem ann模型为基础的误差修正方法,对以上3种误差进行了动态补偿,进而实现了纳米级精度的位移测量。     

基于系统表的通用动态查询系统设计与实现

介绍了开发C/S模式下的基于系统表的数据库信息通用动态查询系统的设计思路和实现.在深入研究系统表和SQL语法的基础上,将查询需求与查询软件相分离,使软件相对通用,与具体应用无关,与库结构变更无关.软件使用方便,查询需求变化无需修改软件,只需在数据库服务器端编写相关视图,节省了大部分情况下查询需求的开发成本和后续的维护成本.     

基于GERT网络的工作流动态调整引擎的设计与实现

为了解决工作流业务执行过程中的随机性,提出了基于GERT网络的工作流动态调整引擎的设计方法。介绍了海基数据管理系统和信号流图,探讨了GERT网络解析算法原理,针对发文处理流程,通过海基数据管理系统有效地跟踪发文流程的执行,建立了GERT网络模型进行了求解得到流程执行过程中耗时的范围,最后根据结果由系统管理员设置干预时间来实时的监控和管理工作流。按照实际运行时流程状态重新设计或修改流程定义,实验结果表明了该设计可以有效提高了业务流程的柔性、动态扩展和自动化程度。