磁弹效应索力传感器的温度影响机理及补偿技术研究

从铁磁材料的磁畴结构入手,研究磁化强度与温度的关系,全面系统地探索了温度对磁弹效应的影响机理.在温度补偿曲线法很难达到在线测试要求的情况下,提出了差动式温度自动补偿技术,理论上分析了补偿原理.设计了单旁路励磁结构的差动式温度自动补偿结构,搭建了温度影响实验方案和实验系统,做了温度影响实验.实验表明：在-30～＋80 ℃的温度范围内,温度对磁导率的影响不大,全范围的波动量小于2.5%,补偿结果满足实际测量需要.     

基于磁弹效应的索桥索力在线测试方法研究

针对大型索桥索力在线监测问题，介绍基于磁弹效应的索力在线测试方法，阐述它的测量原理，分析其磁路结构、磁化强度和温度对测量结果的影响，搭建相应的实验系统，实验确定最佳磁化强度和温度影响曲线，最后进行拉力模拟实验，实验表明，该索力测试方法是可行的，测量的重复性精度优于0．2％。     

旁路励磁的磁弹性索力传感器研究

针对目前套筒式磁弹性索力传感器安装和维护特别困难等缺点，提出新的旁路励磁磁路结构，对旁路结构的关键部件进行了设计，搭建了实验系统，做了拉力模拟实验。实验表明：单旁路结构的索力传感器不仅安装方便，且测试结果与理论有很好的一致性，测量的重复性误差小于0．15％，可用作索力的实际测量结构。     

磁弹索力传感器设计方法研究

针对目前缆索的磁弹索力传感器的设计尚无比较完善的方法的现状,在讨论磁弹索力传感器基本原理的基础上,分析了磁弹索力传感器的结构及内部各磁场分布特点;从缆索、线圈、磁场、信号几方面出发,对缆索的磁弹索力传感器的设计方法进行了研究,提出了保证传感器的感应线圈内部缆索磁化均匀性、线圈安全励磁、提高灵敏度和信噪比等参数设计的具体方法与准则;根据钢缆索材料磁弹效应的材料特性优化传感器的工作点;最后针对某实际工程上应用的缆索,完成了磁弹索力传感器设计的仿真计算与实验验证,结果表明:传感器达到了预期的设计效果,且灵敏度为-0.3535mV/MPa,此设计方法用于磁弹索力传感器的设计可行。     

基于磁弹效应的钢缆索索力测量中励磁磁路研究

本文介绍基于磁弹效应测试钢缆索索力的原理，提出双励磁双循环的磁路结构，用磁导法对其进行磁路分析，讨论了磁路的磁化方式、磁化强度的选取及具体结构设计。并以脉冲直流磁化方式，钢索最大磁导率对应的磁场强度作为励磁强度进行了实验分析。实验分析结果与理论一致，表明该磁路结构设计合理、工作可靠，重复性精度优于0．5％。     

传感器内部磁场分布对磁弹索力传感器性能的影响

为了掌握磁弹索力传感器中磁场分布特点及其对传感器性能的影响,为磁弹索力传感器的设计提供参考,在讨论磁弹索力传感原理基础上,结合磁弹索力传感器结构原理分析磁弹索力传感器内部激励磁场及退磁场分布特点;在同样激励线圈的磁场条件下,通过改变感应线圈长度模拟内部磁场分布的均匀性变化情况,从而对传感器输出与应力关系进行对比性的仿真计算;并按照理论仿真思路,进行实验验证;实验结果表明:磁场均匀性从75％降低到25％时,传感器灵敏度从0.026 9 mV/MPa降低到0.021 9 mV/MPa,重复性误差从0.228％增加到0.734％,与理论仿真定性相符合.     

拱桥圆钢吊杆拉力监测的磁弹传感技术研究

磁弹传感技术在柔性钢缆索的拉力测量中体现出诸多优势,但在面对刚性的实心圆钢吊杆时,却面临励磁线圈难以充分磁化圆钢吊杆的难题。针对圆钢吊杆的结构与力学特性,通过建模与仿真,对圆钢吊杆的磁化过程进行了深入分析,并优化设计励磁线圈,对直径Φ85 mm/Φ120 mm的常规/超大直径圆钢吊杆研制了传感器样件,进行了静载加载实验,并与常规的振弦应变计对比。试验结果表明,优化的励磁线圈能够充分磁化Φ85 mm的圆钢吊杆;且传感器测量结果的线性度与重复性好,满量程误差均值小于2%(均值-0.15%),明显优于振弦应变计结果(均值-1.95%),满足拉力监测的应用需求;但是对于Φ120 mm的超大直径圆钢吊杆,则需进一步优化励磁线圈,以获得更好的效果。     

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。     

基于逆磁致伸缩的索力传感器磁路分析与参数设计

基于逆磁致伸缩效应的索力测量原理,提出一种左右对称激励的旁路式磁路结构,感应检测线圈绕在旁路的轭铁上,通过测量感应电压反映拉力所引起的磁参量的变化,从而求得拉力.对传感器的激励励磁方式、外磁化强度、磁路结构等进行了深入的讨论,针对磁路结构用磁导分析法做了严格的推导,完成传感器的参数设计.通过搭建相应的实验系统,对所设计的传感器做了初步的原理性拉力实验.实验结果表明:该传感器的磁路结构是可行的,测量的重复性较好,小于0.2%.     

自感式拉力传感器理论模型与实验研究

基于逆磁致伸缩效应,在杆件结构弹性范围内改善了传统磁通量传感器的拉力测量方法,设计一种基于自感式原理的新型拉力传感器,建立传感器的理论模型,深入讨论拉力与自感电压之间的关系。为了准确获取自感电压和拉力的关系表达式,提出能够测量包含拉力信息的自感电压测试方法,合理地搭建实验测量平台。实验结果表明,在交流磁场的激励下,传感器的自感电压和拉力之间存在线性关系,针对所设计的便于安装的套筒自感式拉力传感器,在杆件结构弹性范围内进行6次重复性实验以减少误差,结果显示传感器的最大重复性误差为0.81%,传感器的灵敏度为14.6 mV/kN,自感电压和拉力的相关系数达到0.999,理论和实验相符合,进一步验证了理论模型的合理性。     

环形差动压磁式非接触动态扭矩传感器的研究与设计

为了提高动态扭矩非接触测量的精度和灵敏度,对一种基于非晶态合金压磁效应的环形差动式扭矩传感器进行了研究。介绍了传感器的结构和原理,推导出了传感器的输出方程。通过试验,分析了这种扭矩传感器探头与轴表面的气隙对输出信号的影响,得出了最佳气隙范围。分别对轴表面附着和不附着非晶态合金层进行了动态转矩测量,对比分析了两种情况下的测量精度和灵敏度。试验显示,采用所设计的传感器,在轴表面附着非晶态合金层时,最大非线性误差为2.14%（满量程）,最大重复性误差为1.54%（满量程）,最大灵敏度为2.09mV/（N.m）。     

增量式时栅位移传感器原理及试验研究

介绍了一种新型的增量式时栅位移传感器原理。通过设计传感器信号处理电路实现了其从原理到试验的转变,并且在增量式时栅位移传感器原理试验台上进行了测量试验。在分析测量数据的基础上验证了增量式时栅位移传感器原理的可行性。     

基于虚实结合的传感器原理与应用教学研究与探索

针对应用型本科测控技术与仪器专业重要基础课《传感器原理与应用》现存教学方式上的滞后性,理论课学生参与度差,实验课学生思考不足等问题,探讨采用NI ELVIS虚拟实验室结合Multisim电路仿真和LAVIEW虚拟仪器解决教学方式的一些方法.首先,在理论课上,采用虚拟电路仿真设计验证的教学方法,让学生参与直观结果.其次,...     

采用光纤光栅传感器测量模型材料应变的原理和应用

应变是材料与结构的重要物理特性,最能反映结构局部特性,是材料和工程结构健康监测最为重要的参数。对材料应变测量,可以预知局部荷载的状态。光纤传感器具有灵敏度高、响应速度快、电磁兼容性强、无零漂、可靠性高、使用寿命长等特点。光纤光栅应变传感器是一种极具发展潜力和应用价值的应变传感器。研究了光纤光栅应变传感器的传感原理、应变传递规律及其在模型试验相似材料应变测量中的应用,测量得到的应变历程与实际物理过程相一致。     

差动电容式倾角传感器的研究

利用差动电容原理设计了倾角传感器,产生倾角时,借助气体和液体电介质,使传感器敏感元件的二个电极间覆盖的有效面积发生变化,导致相应电容发生变化。同时,利用温度传感器结合MCU智能控制热膜为倾角传感器敏感元件部分保持恒温。这种设计不但扩大了传感器的工作温度范围至（-45－＋120）℃,还提高了倾角传感器的非线性、重复性、迟滞和精度。     

压磁式测力传感器重复特性实验

为了研究坡莫合金压磁式测力传感器的重复特性,并比较不同频率下传感器特性的变化,在不同的预载荷、不同的测力范围,不同的励磁频率条件下对所设计的坡莫合金压磁传感器进行了重复性实验分析与研究.采用标准误差作为衡量传感器重复性的指标,由压力机配合测力环加载,通过交流电桥读取传感器的电感量.实验表明:最大载荷一定时,预载力的提高可以减小传感器的重复性误差,但当预载力增大到一定程度后,继续加载,传感器的重复性误差不再减小,基本保持不变;最大载荷的增大使传感器的重复性误差增大.     

基于LabVIEW的通信原理试验研究与实现

以图形编程语言LabVIEW为平台进行虚拟仪器开发，设计了基于LabVIEW的通信原理试验，说明虚拟仪器在现代试验中的重要地位以及其广阔的应用前景。     

基于磁致伸缩原理的应力检测方法

铁磁性材料的微观结构状态会随工作应力而发生改变,微观结构的改变会引起材料的磁致伸缩特性发生变化。设计了一种基于磁致伸缩机理的电磁超声换能器(EMAT)应力检测系统。利用磁致伸缩效应强烈依赖于材料的微观结构状态以及工作应力的特性,设计了一个悬臂梁实验装置,以应变片检测构件的应变作为参考值,分析磁致伸缩EMAT接受的SH波的幅值信号、静态磁场强度与应力的关系。选择A3钢试件,绘制不同应力情况下的超声信号幅值-磁感应强度关系曲线。实验结果表明,在不同的应力状态条件下,超声信号幅值-磁感应强度关系曲线的特征参数呈现单调变化。     

基于迈克尔逊干涉原理的高精度位移传感器

介绍了一种新型的基于迈克尔逊干涉原理的高精度位移传感器,分析了其光学原理、测量电路和信号细分方法。该位移传感器还采用了一种新的光电管排列方法,使得信噪比较传统的光电管排列方法有极大的提高并且更便于光学调整。该传感器的测量分辨率高达5nm,可应用于表面形貌的高精度测量。