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。     

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。     

磁头型扭矩传感器气隙补偿研究

针对气隙扰动是影响基于逆磁致伸缩效应磁头型扭矩传感器的输出和灵敏度的主要问题,提出了一种利用电路进行气隙补偿的方案,并利用在旋转轴表面粘贴非晶合金薄带层的方法,实验论证了传感器的基本特性,结果表明:所设计的传感器及其电路具有气隙补偿的能力。     

磁致伸缩触觉传感器的输出特性研究

基于逆磁致伸缩效应和仿生学原理设计了一种新型的磁致伸缩触觉传感器,应用传感器可以测试机械手抓取力和目标物体刚度,根据电磁学理论、逆磁致伸缩效应和胡克定理,建立了触觉传感器的接触力检测模型和刚度检测模型,制作了磁致伸缩触觉传感器,通过磁场调节装置优化了传感器结构,确定了接触力检测和刚度检测方法,对传感器的输出特性进行了理 论分析和实验验证。结果表明,在偏置磁场为2.56ｋＡ/ｍ 时,传感器在0~1Ｎ接触力下有较高的灵敏度,输出电压相对于未施加力时的最大变化值为22.8ｍＶ,该传感器具有结构简单、性能稳定等优点,可以满足机械手对触觉精确感知的要求。     

差动式非晶态合金带扭矩传感器

本文对一种利用应力敏感非晶态合金带的新型传感器—扭矩传感器的发展作了综合论述。这种新型传感器是以磁致伸缩效应为基础来检测扭矩的,为非接触检测。在这种传感器中,两应力—敏感非晶态合金带粘贴在扭杆上,扭杆作为转轴的一部分。在每一敏感带中产生一单轴磁弹性的磁各向异性,两带中的易磁化轴方向与转轴成对称关系。利用一交流偏置场,通过所加扭矩在两非晶带所形成的导磁率差来检测扭矩。非晶带所用合金是Fe-Si-B系,其饱和磁致伸缩系数λ_s 24×10~(-6),饱和磁化强度I_s 1.5T。     

发明与专利

一种采用多层绕线线圈的高性能磁致伸缩传感器 【摘要】本实用新型是一种采用多层绕线线圈的高性能磁致伸缩传感器,属于声学传感器技术领域。本实用新型使用永磁铁在传感器附近产生偏置磁场,当漆包线两端加上交变电压时,会在钢绞线上产生交变磁场,由于铁磁材料存在磁致伸缩效应,在钢绞线中会产生局部的机械振动,这种振动会从激励源向两个方向同时传播,根据磁致伸缩逆效应而被接收传感器捕获到。     

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。     

长线磁致伸缩位移传感器的磁极化强度模型

长线磁致伸缩位移传感器是一种利用磁致伸缩材料的磁致伸缩效应及其逆效应实现位移测量的传感器.运用电磁学和铁磁学相关理论,构建了磁极化强度模型,讨论了该种传感器中扭转式弹性波的产生机理.通过建立有限元模型,使用ANSYS仿真平台进行了激励磁场的仿真模拟.理论模型对仿真结果数据的进一步计算获得了磁致伸缩线体内应力的分布特性.计算结果与实验数据的比较,证明了磁极化强度模型相关理论的合理性.为构建有效的弹性波信号,提高该种传感器检测精度提供了理论依据和实验数据.     

基于逆磁致伸缩效应的超声电机非接触扭矩测量

利用逆磁致伸缩材料的应力敏感性,结合超声电机的工作原理和结构特点,创新性地将逆磁致伸材料粘贴在CD形状的超声电机转子(转盘)上,实现了超声电机的非接触扭矩测量.其中,超声电机工作期间不产生磁场的特点直接保证了采用磁场测量方式检测扭矩的可靠性;转子(转盘)对旋转轴应力的放大作用,提高了系统的测量精度和测量范围,并节省了空...     

基于逆磁致伸缩效应的残余应力检测方法

根据铁磁材料的逆磁致伸缩效应，研究了基于这一效应的磁各向异性四极探头型传感器检测铁磁材料残余应力的方法，并进行了20^＃钢压缩试件的典型实验，实验证明了这种方法是可行的。