反射式光纤位移传感器的实验与研究

为了解决在检测工件表面时,某些工件不宜接触测量的问题,设计了一种基于光纤位移传感器的非接触测量装置。该装置根据光纤反射调制原理,采用精密微调平台作为位移调整工具,利用电子电路和软件对传感器的输出信号进行二次处理,经计算后得出输出量与位移量的关系,从而实现零件表面位移量的非接触测量。实验表明:该光纤位移传感器性能稳定、测量精度高、线性度良好,在1 mm范围内其输出基本与位移成线性关系,线性度可达±3.06%,迟滞可达±1.15%,适于非接触的各种位移量的测量。     

一种新型三维表面形貌测量仪的研制及应用

介绍了一种新型的基于直线相位光栅干涉三维表面形貌测量仪,该测量仪具有高分辨率、大量程、低成本的特点.该三维表面形貌测量仪由基于直线相位衍射光栅干涉原理的微位移传感器、X-Y二维工作台、立柱、光电探测器以及信号处理电路、计算机及数据处理软件组成.该轮廓仪工作台的工作范围为50 mm×50 mm,最小步距为0.2μm,工作台计量系统的分辨率为0.05μm,微位移传感器理论垂直分辨率可达到0.12 nm,实际测量量程为2 mm,通过更换测杆可以达到6 mm的测量量程.     

基于电涡流传感器的微位移测量系统的设计

针对金属物体微位移测量困难的问题,设计了一种基于电涡流原理的位移测量系统。文中使用一种新型桥式结构设计了系统的硬件电路,完成金属物体的位移量到电压量的转换;使用软件拟合的方法对传感器信号进行非线性补偿和温度补偿,提高传感器的测量精度以及稳定性。测试结果表明,在0～2 mm量程范围内电涡流传感器位移测量系统的线性度小于0.75%,最小仅有0.25%,满足金属物体微位移测量的要求。     

磁致伸缩与磁弹一体化传感器的研制

为开发具有缺陷检测与应力测量双功能的单体传感器,设计出一种包括静态偏置磁路和内、外层感应线圈的一体化传感器结构,可工作于磁致伸缩与磁弹传感器两种模式。结合磁致伸缩与磁弹基本理论,以能量转换效率和应力测量灵敏度为指标,采用有限元仿真法对一体化传感器的偏置磁场进行优化选取。一体化传感器的试验测试结果表明,传感器工作于磁致伸缩传感器模式时,可在直径6.3 mm钢杆中激励产生L(0,1)模态超声导波并有效检测出宽度和深度均为1 mm的槽型缺陷,增加外层感应线圈的驱动直流可对静态偏置磁场强度进行补偿以使接收的缺陷回波信号幅值增加,提高传感器的缺陷检测能力;工作于磁弹传感器模式时,随激励信号幅值增大,传感器的应力测量灵敏度和测量结果线性度均有提高,其中测量结果线性拟合确定系数最高达0.992 4,表明一体化传感器可用于高精度应力测量。     

表面形貌复合测量位移传感器的研究

一种用于表面形貌测量的复合测量位移传感器，它将接触式触针传感器和非接触式光学传感器巧妙融合在一起，使得一个表面形貌测量位移传感器同时具备接触和非接触两种测量手段。其特点是利用了一个触针－反射镜测杆机构，将激光聚焦光束直接在被测工件表面扫描转换为对测杆上固接的反射镜扫描。其垂直测量范围1mm，垂直测量分辨率5nm。该传感器工作稳定可靠，使用灵活，可广泛用于研究机构和工业现场等进行表面形貌测量。     

大量程自由曲面的自适应跟踪测量方法研究

提出一种利用激光位移传感器实现自由曲面自适应跟踪测量的方法。该方法基于闭环运动控制技术,通过由光栅位移传感器及精密移动线性机构组成的伺服随动系统自动调整激光测头位置,以跟踪被测曲面的起伏变化,保证激光位移传感器始终工作在其线性度较高的测量范围内,从而实现对大量程自由曲面的自动测量。实验结果表明:利用激光位移传感器在小测量范围内非线性误差小的特点,集成光栅传感器和伺服机构,可实现大量程自由曲面的高精度测量。     

双悬臂梁结构的光纤光栅位移传感器设计

为克服现有光纤光栅位移传感器设计中存在的温度—位移交叉影响、悬臂梁易产生横向偏移等对测量精度的不利影响,提出了一种温度解耦的双悬臂梁式光纤光栅位移传感器。推导传感器的位移测量原理并进行有限元仿真分析,得出梁挠度与位移变化成线性关系。通过对比双悬臂梁不同位置处光纤光栅组合测位移的线性度、灵敏度和重复性误差,结果表明:采用双悬臂梁上表面双向拉伸光栅测量位移时,效果最佳;所设计的光纤光栅位移传感器最大量程可达55mm,灵敏度可达47. 3035pm/mm,最大重复性误差仅为0. 491%,在结构健康监测中具有良好的应用前景。     

旁路励磁的钢缆索索力传感器参数设计与实验

建立钢缆索索力传感理论模型,分析了施加在缆索材料上的力信号(外力和应变)与磁信号(磁感应强度、磁场强度)之间的耦合关系;提出一种改进的旁路励磁索力传感器,用磁导分析法对磁路做了详细的推导,结果表明可通过检测感应线圈的感应电压反映材料所受的外力;在缓变力情况下,传感器灵敏度与感应线圈的匝数、外激励磁化场及该磁化场下的材料磁导率有关.重点从激励磁化方式、参考工作点的选取、传感器的尺寸设计等三方面做了讨论,确定了传感器的参数.最后,利用万能拉力机对该种结构的传感器做丫拉力模拟实验,传感器最大重复性误差为0.27%,实验结果与理论基本一致,表明所建立的索力传感器理论模型可行,对传感器的磁路计算、参数设计合理,可用于钢缆索的索力测量.     

磁致伸缩液位仪在库区计量管理系统中的应用

磁致伸缩式液位仪是用磁致伸缩线性位移传感器来测量的高精确度、大量程的新型液位仪能同时测量液位、界位和温度，有着十分广泛的应用领域。重点介绍磁致伸缩液位仪的原理、特点及名库区计量管理系统的应用。     

一种接触式大量程表面形貌测量仪

为了解工件加工表面的性能和监控表面形貌的形成工艺过程,需要对表面形貌进行精密的测量.用带有白光光源的Linnik干涉显微镜、一个杠杆机构、共基面x-y工作台和垂直扫描工作台共同组成一种接触式大量程表面形貌测量系统,该系统具有测量精度高、测量接触力小的特点,可对常用工件表面进行接触式大量程的测量.测量系统的垂直测量范围为5mm,分辨率小于1nm;x向和Y向的水平测量范围为±25mm,分辨率为1.25μm.     

磁流体制备技术的研究现状及其存在问题

根据磁性粒子种类的不同，对磁流体进行归类，并对金属类磁流体与氮化铁类磁流体的制备方法进行了系统回顾，指出了存在的问题及解决的措施，与铁氧体类磁流体相比，金属类磁流体与氮化铁类磁流体具有更高的饱和磁化强度，但是其抗氧化性较差，要实现真正的实用化，还须作进一步的完善。     

磁力光整加工永磁极结构参数设计及仿真

在磁力研磨加工中,磁极结构形状和参数是影响其加工效率的主要因素之一。本文以XK7136C数控铣床为加工平台,将主轴头头部更换为永磁研磨磁极,对磁极结构形状和参数进行研究。设计符合加工使用的两种不同形状的磁极,利用Ansys仿真软件对其磁场进行有限元分析。通过仿真分析及试验验证发现,两种不同形状的磁极与普通磁极相比都能提高磁力光整加工的效率,同时开槽后的锥形磁极比球形磁极的端面在磁力线分布上更加密集,聚磁能力更好。试验研究发现,镍基高温合金Inconel 718的表面粗糙度在21分钟内由Ra0.502μm下降到Ra0.059μm,表面显微硬度和残余应力也有所改善,设计的磁极结构参数更有利于磁力光整加工。     

磁极开槽形状和尺寸对磁场分布和磁粒光整加工能力影响的研究

通过数值模拟和实验,研究磁极不同开槽方式和开槽尺寸对加工区磁场分布、磁粒受和和加工效率的影响。结果表明,磁极表面开矩形槽比开Ｖ形槽和漏斗形槽可以得到有利的磁场分布。开矩形槽时,槽与齿宽度之比在１：１时,可以取得较高的加工效率和较低的表面粗糙度。槽与齿宽度之比太小时,磁粒运动所需的驱动力不足,但太小时,磁粒对工件的压力减小,这两种情况都不利于加工效率和加工质量的提高。     

永磁齿轮的研究及其在磁性联轴器上的应用

永磁齿轮作为非接触传动机构的一种类型,其主动磁轮与从动磁轮之间没有物理接触,而是通过磁场间相互耦合作用产生的磁力来实现力矩和功率的传递。文章采用有限元法建立了永磁齿轮的模型,通过有限元分析软件ANSYS对齿轮进行磁场分析,可以为磁性齿轮系统的动态设计提供参考,同时也为磁性齿轮在磁性联轴器上的应用提供了基础。     

磁粉性能对磁粉离合器特性影响分析研究

研究了磁粉离合器转矩传递的工作机理,建立了磁粉离合器磁场场域的分析模型,重点分析研究了磁粉的磁性能和粒径对磁粉离合器转矩传递特性的影响关系,仿真结果与磁粉离合器实际工作特性相吻合。研究结果表明,通过提高磁粉材料磁性能、减小磁粉粒径可有效提高磁粉离合器转矩传递性能。     

电磁齿轮磁路的分析与计算

根据电磁齿轮的结构特点，分析了电磁齿轮传动的主磁路，并推导出非均匀的工作气隙磁场与装配气隙磁场磁导的计算公式。     

磁粒光整加工基础研究

研究了磁场分布，磁场力及材料去除规律并进行相应的实验分析，从理论上证明了加工区域内磁场分布不均匀而导致的磁粒流动及磁刷形成的变化，是影响磁粒切削性能的关键因素；实验研究了磁场力、磁极形状对切削量的影响规律，结果与理论解析一致；而润滑剂可大幅度提高去除量，且表面粗糙度存在最佳值。研究成果为深入系统地研究加工机理提供理论依据和实践基础。     

磁粉夹持系统夹持力理论分析和实验研究

针对整体结构件加工过程中存在的装夹难的问题,提出了一种利用磁粉颗粒传递夹持力的装夹方案。介绍了磁粉夹持系统夹持的基本原理,分析影响磁粉夹持系统夹持力大小的各种因素,确定了磁粉颗粒的摩擦系数、磁感应强度和磁粉填充区域为主要的影响因素。通过实验测定了不同目数的磁粉颗粒的摩擦系数,并利用实验平台测定了电流大小、磁粉填充高度与夹持力大小的关系,根据实验数据确定了磁粉颗粒的目数,得出了磁粉填充高度、电流大小与垂直和水平夹持力的函数关系。     

磁力传动及其应用与设计

介绍了磁力传动的发展现状,阐述了磁力传动设计的基本步骤和要点,根据要求设计了一传动装置的磁体结构和磁路,并对其工作点进行了验算。     

磁场作用下磁流体粘度特性的研究

采用自制的试验设备研究了磁流体的粘度与外加磁场及温度的关系。结果表明：磁流体的粘度随温度的增加而减小;当环境温度一定时,在磁场的作用下磁流体的粘度会增加,粘度的大小与磁场作用的时间有关;磁场作用达到一定时间后,磁流体的粘度达到稳定;随着磁场的增加,磁流体的粘度增加,当磁场达到一定强度后粘度不再增加。