外力对逆磁致伸缩索力传感器影响研究

基于索力传感理论模型和环式结构的索力传感器,对索力测量原理做了推导,传感器输出感应电压与激励磁场变化、外力变化、某一激励磁场下的材料磁导率及空气间隙尺寸、线圈密度等有关.重点分析了加载外力对传感器输出的影响.在稳恒直流激励下,当外力缓慢变化时可通过感应积分电压反映外力;当外力交流变化时,可通过感应电压求得外力,感应电压幅值与加载外力的频率成正比.最后,确定模拟实验参数,对传感器进行了仿真.结果表明当外力缓慢变化时,感应积分电压与外力成线性关系,传感器的灵敏度与线圈匝数.材料逆磁致伸缩系数成正比.     

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。     

偏置磁场对Fe-Ga合金磁致伸缩导波传感器性能的影响

利用Fe-Ga合金应变大、驱动简单和磁机耦合系数高的优点制成的Fe-Ga合金磁致伸缩导波传感器是一种新型导波 检测装置,为提高传感器的换能效率,结合Fe-Ga合金材料的非线性本构关系,并且通过实验测量Fe-Ga合金材料的静态特性,初步得到了 Fe-Ga合金材料工作的最佳磁场强度范围,将Fe-Ga合金材料的非线性本构关系耦合到导波传感器中,建立了 Fe-Ga合金磁致伸缩导波传感器激励、传播、接收的模型。通过分析传感器永磁体的提离效应,得出最佳提离距离为2.5ｍｍ,通过对接收电压及应变的分析,得到了传感器的永磁体剩余磁场强度为 1.0Ｔ,选取非均匀分布的静态偏置磁场大小为1.0Ｔ,提离距离为2.5ｍｍ,仿真计算得到接收端的电压峰值为 0.15Ｖ。     

退磁场对磁致伸缩应力耦合谐振磁传感器灵敏度的影响研究

将磁致伸缩材料与石英音叉谐振器复合的谐振式磁传感器具有高灵敏度、高分辨率、高Q值等优良性能。然而,磁性敏感材料的退磁场效应导致磁传感器的灵敏度随敏感材料的尺寸而变化。采用退磁因子计算经验公式与Maxwell电磁仿真相结合,分析了相同截面积、不同长度铁镓(FeGa)磁致伸缩合金的退磁因子,并将退磁因子代入非线性磁致伸缩模型,分析并预测了退磁场对FeGa合金磁致伸缩性能和FeGa/石英音叉谐振器复合谐振式磁场传感器灵敏度的影响。采用10.6 mm、20 mm和30 mm三种不同长度FeGa合金与石英音叉谐振器复合,制备器件实验表明：退磁因子和传感器灵敏度随FeGa合金长度增加而分别减小和增加,最优偏置点的灵敏度分别为3.7 Hz/Oe, 5.8 Hz/Oe和9 Hz/Oe,实验结果和理论分析结果较为吻合。     

磁致伸缩力传感器输出特性及其影响因素分析

为揭示磁致伸缩力传感器的物理机制,研究了磁致伸缩传感器输出电压与核心元件磁特性的关系。基于磁致伸缩材料的逆磁致伸缩效应,使用片状Fe-Ga和Fe-Co合金设计一种新型的力传感器,根据霍尔效应原理和Jiles-Atherton模型推导了力传感器输出电压模型,通过传感器输出特性测试平台对传感器输出特性进行测试,实验结果表明在偏置磁场6kA/ｍ、 外力2N时,Fe-Ga合金力传感器的最大输出电压为112mV,Fe-Co合金力传感器最大输出电压为58mV,与输出电压模型具有较好的一致性,从物理机制层面上分析磁致伸缩力传感器输出电压的影响因素,确定力传感器的输出电压主要由偏置磁场、外力、以及传感器核心元件磁致伸缩(λ/ λｓ)和Ms/ λｓ1/ 2决定,并且传感器的输出电压与(λ/ λｓ2)１/2成正比,与(Ms/ λｓ１/2)成反比,揭示了磁致伸缩力传感器输出特性的物理机制。     

逆磁致伸缩效应扭矩传感器的历史、现状、趋势

随着扭矩传感器应用领域的扩大，逆磁致伸缩扭矩传感器也得到不断的发展，本文简要地综述了基于逆磁致伸缩效应的扭矩传感器发展概况，介绍了它们的工作原理，结构特点，存在的问题及今后的发展趋势。     

瞬时激励的单线圈结构磁致伸缩传感器

为了实现便携化测试,将传统的多线圈检测结构简化为单线圈,采用脉冲激励单线圈,并检测线圈输出信号,通过数字信号处理器(DSP)构成检测电路,达到简捷方便的测试目的。结合快速傅里叶变换(FFT)和线性调频Z变换(CZT)算法,提高了毫米级磁致伸缩传感器的检测精度,并完成了两种不同尺寸传感器(长度为4 mm和5 mm)的同时检测。实验测试结果表明:长度为4 mm的传感器灵敏度为0. 384 1 kHz/μgn,长度为5 mm的传感器灵敏度为0. 219 8 kHz/μgn。设计的传感器在便携式生化检测仪器中具有广泛的应用价值。     

差动式逆磁致伸缩应力传感器的设计

基于铁磁材料的逆磁致伸缩效应,设计了一种五磁极差动式应力传感器。通过初步实验,验证了其基本磁测性能,并认为该传感器具有灵敏度较高、可用于扭矩及其它形式应力检测等特点。     

偏置磁场对超磁致伸缩致动器输出特性的影响分析

采用Terfenol-D棒作为超磁致伸缩致动器GMA(Giant Magnetostrictive Actuator)的主要材料,研制了有偏置磁场和无偏置磁场两种超磁致伸缩致动器,分析了具有分段式永磁偏置和无偏置致动器的结构及性能.基于安培定律、磁路基尔霍夫定律、叠加原理对致动器的磁场进行理论分析.为进一步分析磁场分布,创建三维模型,利用有限元仿真软件对GMA内部磁场进行分析和比较,仿真结果表明:分段式永磁偏置结构致动器能够达到理想的偏置要求,无磁场偏置的致动器在电流作用下磁场分布更均匀.实验结果表明:超磁致伸缩致动器输出位移和力的大小分别与Terfenol-D棒长度、直径呈正相关,施加偏置磁场能够改善超磁致伸缩致动器的动静态输出特性,提高致动器静态输出位移和力的线性度,消除动态输出位移与输出力的倍频现象,提高其输出精度.     

斜拉桥张拉索张力的测定

基于斜拉桥拉索的受力特点,提出一种索张力测定的新方法.文中研究了索张力传感器的测试机理,导出了传感器测力信号与索张力的关系.研究结果表明:该测试方法能有效地消除支座条件、拉索自重及索抗弯刚度等因素对测力信号的影响,可实现斜拉桥张拉索受力的精确、快捷测量.     

光纤F-P微弱磁场传感器

介绍了国外的光纤Ｆ－Ｐ微弱磁场传感器,讨论了它们的优缺点,并提出一种新的光纤Ｆ－Ｐ微弱磁场传感器结构。     

三磁偶极子磁体舰船磁场仿真

针对磁偶极子阵列对舰船磁场建模需要磁偶极子数量较多,排列复杂,在工程较难实现的问题,首次提出用三个磁偶极子对舰船磁场进行建模.建模过程首先选定磁偶极子位置,然后用最小二乘法计算磁矩,计算并仿真舰船磁场,最后分析仿真磁场与水雷动作参数之间关系,结果表明用三个磁偶极子建模得到的磁场在幅度上有一定的精度,而且磁场梯度较高,可以在低航速下模拟相对高速的舰船磁场通过特性.由于磁偶极子数较少,排列规则,在工程上有广阔的应用前景.     

闭环式表面张力传感器

研制了一种基于Wilhelmy吊片法基础上可测定表面张力动态变化的传感器．该传感器采用闭环形式，提高了测量精度，改善了动态品质．     

基于PtolemyII的传感网络仿真研究

随着传感器技术的飞速发展,传感器技术在越来越多领域得到了广泛的关注和应用;然而,传感器网络不同的应用特性限制使基于传感网络的建模与仿真面临诸多问题。有效的设计对一个完善的传感网络模型非常重要,使用基于PtolemyII的仿真工具能够有效地对传感网络进行建模仿真。探讨了目前传感网络建模仿真平台的不足,介绍了PtolemyII如何运用层次异构设计思想解决传感网络的建模问题,以及该设计思想的传感网络建模与实现原理;并基于PtolemyII实现了一个完整的基于定位应用的传感网络计算模型。     

硅—MOS型三维磁场敏感器结构研究

本文提出了一种硅-MOS型三维磁场敏感器结构,它是将对B_z分量敏感的一维横向DMOS(LDMOS)与对B_x和B_y分量敏感的两维的纵向DMOS(VDMOS)开合集成在一起。该磁场敏感器的最小空间分辨率为:10μm×16μm×32.5μm,相对灵敏度S_(RY)优于6×10~(-2)T~(-1)。当外加磁感应强度低于0.4T时该器件非线性误差低于1×10~(-2)。由于本器件采用了特殊的相容性制造工艺,可易于得到与磁敏器件接口的电路优化设计。     

磁致伸缩纵向导波传感器中偏置磁场的优化设计

偏置磁场大小是磁致伸缩纵向导波传感器设计的关键参数之一,最佳偏置磁场的选择受到材料和激励条件的影响,故要求导波检测系统中偏置磁场可调节性好.目前使用的偏置磁场有两种,其中螺线管线圈产生的磁场信号干扰大,信噪比低,永磁体提供的磁场可调节性不佳.为此,提出一种偏置磁场可以调节的结构方案,并通过该方案研制了一种可以调节的偏置...     

基于磁弹效应的温度补偿型单旁路励磁索力传感器研究

针对目前磁弹性索力传感器的安装和维护特别困难,且受温度影响很大的缺点,在研究磁弹性索力传感器原理和温度影响机理的基础上,提出了差动式单旁路励磁磁路结构,进行了磁路分析,设计了相应的温度补偿电路,搭建实验系统,做了拉力试验.试验表明:传感器的结构是可行的,测量的重复性误差小于0.15%,满足实际测量需要.     

电磁轨道炮膛内磁场环境仿真分析

为了考察电磁轨道炮膛内脉冲强磁场对智能弹药电子元器件的影响,分析轨道炮膛内磁场环境,提出建立轨道炮发射过程的磁扩散模型,利用COMSOL Multiphysics软件分析发射过程的速度趋肤效应,得到导轨与电枢上的磁场、电流及洛仑兹力分布.根据导轨与电枢上的电流扩散深度,建立轨道炮面电流分布模型,分析膛内智能弹药电子元器件位置处的磁场空间分布规律与时频特性.磁场最大值达2.71T,主要频率集中在5kHz以下低频段.轨道炮膛内磁场的高磁通密度、空间衰减迅速特点及低频特性,对轨道炮膛内磁场屏蔽设计具有指导意义.