仿生磁致伸缩触觉传感阵列设计与输出特性

受动物毛发的触觉机理启发,该文采用磁敏材料Galfenol细丝设计一种仿生磁致伸缩触觉传感单元.基于逆磁致伸缩效应、线性压磁方程和材料力学原理建立传感单元的输出特性模型,根据模型参数对传感单元进行结构优化以降低空间体积.在COMSOL中搭建传感阵列模型,分析阵列中磁场干扰对输出结果的影响.对3×3传感阵列进行输出特性测...     

紧凑型光纤腔磁传感器研究与设计

利用光学精密检测手段,结合高灵敏紧凑型光纤腔磁敏感单元,从理论和实验两方面研究了微弱磁信号敏感的传感系统。开发了紧凑型光纤腔磁敏感单元的制备工艺,长度为3 m的单模光纤紧凑绕制在直径为3 cm的超磁致伸缩材料Terfenol-D (Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.95)结构上。利用质量因子为1.9×10⁷提升检测灵敏度,多圈绕制有利于外部磁扰动导致的光纤腔形变放大,而外部磁扰动导致Terfenol-D径向方向的伸缩,进而引起光纤腔长和共振频率的改变。实验结果表明,在158 mT的静磁增强下,直流磁场传感灵敏度为6.9 MHz/mT,交流磁场传感灵敏度为27.74 kHz/μT,系统本征噪声为623.298 nT/Hz^1/2@100 kHz。所提出的磁传感方案,及制备的传感系统在微弱信号的测试领域具有广阔的应用前景。     

采用动态技术测试静态场的光纤测磁传感仪

在根据Mach－Zehnder干涉仅原理制作的各种光纤测磁传感仪中，由于传感臂一般都由磁致伸缩材料与光纤粘合在一起而构成，所以磁性材料所特有的磁致现象将导致重复测量的结果出现不确定的模糊。为了消除这种磁致误差，本文所设计的系统采用磁场扫描技术，除了在传感臂上施加一个频率为ω0的载波场以提高其灵敏度之外，同时还施加了一个频率为ω0的慢速扫描场以使各次重复测量保持相对的动态平衡，这样当被测场与交变的们置场共同作用于传感头时，利用相位检测装置即可得出被测场的大小。本系统可探测的最小静态场为10E－7（Oe／m）。     

超磁致伸缩致动器功率驱动器设计

针对超磁致伸缩致动器现有功率驱动器存在损耗大、发热大、效率低、功率小等不足,为满足超精密场合以及宽范围调整的要求,分析基于PWM逆变器设计的超磁致伸缩致动器功率驱动器的特性,提出采用模块化分层设计建模原理对各单元分别设计并建立模型的方案,在此基础上将各单元串联,设计超磁致伸缩致动器功率驱动器并建立其模型。通过仿真分析及实验,验证该驱动器设计方案的正确性,以及模型分析对超磁致伸缩致动器控制系统设计的指导作用。     

超磁致伸缩谐波电动机控制系统研究

介绍了一种新型电动机--超磁致伸缩谐波电动机,它是根据谐波传动和超磁致伸缩材料电磁效应原理设计的.根据所设计的由四相超磁致伸缩驱动器构成的超磁致伸缩波发生器,通过分析其工作原理,提出了相应的控制方案,并设计了可快速响应的超磁致伸缩驱动器的驱动原理图.简要叙述了使电机实现调速、换向、精确定位等各项功能的控制系统软件设计方案.     

Mg2+-Zr4+复合取代对CoFe2O4磁致伸缩材料性能的影响

为了实现钴铁氧体在低磁场下有较高的应变灵敏度,采用Mg2+-Zr4+协同取代的方式,通过固相合成法制备了CoFe2O4磁致伸缩材料,并研究了Mg2+-Zr4+复合取代对材料的微观结构、饱和磁化强度、磁致伸缩性能及应变灵敏度的影响.结果表明,在1300℃烧结的样品均为纯净的尖晶石相,并且随着Zr4+离子取代量的增加,材料的饱和磁化强度与磁晶各向异性常数呈现增大趋势,磁致伸缩系数减小,应变灵敏度先增大后减小.在Mg2+取代量为0.05、Zr4+取代量为0.02时,低磁场域下CoFe2O4磁致伸缩材料的应变灵敏度达到最高值,为4.3×10–9 A/m,可应用于磁传感器等领域.     

基于马赫-曾德干涉仪的光纤电流互感器研究

为进一步促进光学电流互感器(OCT)在电力系统中应用,将光纤传感技术与磁致伸缩材料相结合,提出了一种新型的OCT的设计方法.将干涉仪的两个臂分别沿平行于磁场方向和垂置与磁场方向回环粘贴在正方形磁致伸缩材料的两个表面上,确保光纤均匀、对称分布,上下表面上光纤正交排列、匝数相同,形成双臂对称型的马赫-曾德干涉仪,得到了一定的温度补偿,消除了磁致伸缩材料热膨胀带来的测量影响,测量误差为0.65%,表明了该结构能达到温度补偿的效果,在一定程度上解决了阻碍OCT实用化进程的测量温漂问题.     

高 Q 值超低功耗谐振式磁传感器的设计与实现

针对现有谐振式磁传感器原理不能同时实现高品质因数(Q)和低功耗的缺点,利用双端固定石英音叉谐振器与铁镓磁致伸缩合金片复合,设计了一种隔离磁机阻尼的高Q值、数字频率输出的超低功耗谐振式磁传感器。利用音叉谐振器结构的解耦特性,设计应力耦合传递结构,隔离了磁致伸缩材料磁机阻尼,从而保证复合传感器Q值与音叉谐振器Q值相当。在磁场作用下,磁致伸缩力传递到音叉谐振器,由于音叉力敏感特性,实现磁-力-频率转换。制备了铁镓合金/石英音叉谐振器复合敏感结构,测试表明,在低气压封装条件下的品质因数约为16 764,门振荡电路功耗约为124.8μW,在线性区灵敏度为3.05 Hz/Oe,分辨率为6 mOe。     

超磁致伸缩作动器结构设计与分析

以设计一款能长期工作且最大工作位移为50μm、最大输出力为2 kN的新型超磁致伸缩作动器为目的.在分析超磁致伸缩作动器结构及工作原理的基础上,对关键参数进行设计.选取超磁致伸缩材料的最佳预压应力,通过计算确定超磁致伸缩棒的几何参数;同时,为提高作动器的工作效率,对电磁线圈进行优化设计以及关键参数进行分析.利用MATLAB、ANSYS对其进行仿真分析.实验表明,所设计的作动器满足设计要求.其研究结果对超磁致伸缩作动器的结构设计及相关理论计算具有参考价值.     

基于超磁致伸缩材料的光纤光栅电流传感器

电流是电气领域进行监测和设备保护的关键参数,精确测量电流参量能确保电力设备运行的安全。提出了基于超磁致伸缩材料的光纤光栅电流传感器的设计方案,将工频大电流通过Rogowski线圈得到采样电流,采样电流通过驱动线圈能够产生一定强度的磁场,超磁致伸缩材料在磁场力作用下形变带动粘贴的光纤Bragg光栅伸缩,通过测量其中心波长变化量来测量电流值。利用ANSYS有限元分析软件确定了驱动线圈的直径为3 cm,仿真得产生磁场强度在超磁致伸缩材料产生应变的线性区域(100~200 MPa)。传感器分辨率在1 pm/A,灵敏度为0.034 61 pm/A,实现可探测母线电流的传感器的结构设计。