稀土超磁致伸缩应力测试仪的设计及实验研究

基于超磁致伸缩材料自身在不同偏置磁场下应力和应变之间的复杂非线性关系.以单片机89C52为核心设计了稀土超磁致伸缩应力测试仪.该测试仪的硬件由静态电阻应变仪和89C52控制电路2部分组成,软件部分主要完成应力和应变之间复杂关系的拟合计算.进行了一定偏置磁场下超磁致伸缩器件的应力和应变的测试,测试结果表明:该应力测试仪工作稳定,应力测量结果可靠.目前该应力测试仪已经在杭州715研究所投入使用.     

高频磁致伸缩换能器谐振频率特性分析与控制

本文研究了工作温度和负载变化对换能器谐振频率的影响规律并设计了反馈控制系统以实现谐振频率跟踪。 首先基 于磁致伸缩换能器机电等效电路,推导了以工作温度 T 和负载 F 为自变量的谐振频率计算模型,搭建了温度可控、负载可调的 谐振频率测试系统;然后对实验测试数据进行分段线性拟合和曲面数值拟合,得到了满足线性相关度和曲面拟合优度要求的谐 振频率关于温度和负载变化的二元函数模型,进而确定了谐振频率计算模型的相关参数;最后依据计算模型设计了反映温度和 负载变化的频率跟踪反馈控制系统并测试了换能器输出特性,结果表明换能器的振动加速度幅值平均提高了 31. 11% ,且谐振 频率能跟随温度和负载的变化而自动调整,实现高效率稳定运行。     

磁致伸缩致动器的输出位移与输入电流频率关系实验研究

针对设计的超磁致伸缩致动器(Terfenol-D 棒φ10mm×85mm)进行了实验研究,主要考虑具有偏置磁场和无偏置磁场时交流输入电流频率与位移输出特性之间的变化关系.通过对致动器建立纵向振动方程,计算得到谐振频率应在1.026～3.078kHz和1.660～4.980kHz范围内.同时实验结果表明谐振频率在2.2kHz附近,与理论分析一致.谐振时致动器的位移输出最大可达68μm,且输入输出为倍频关系.实验研究揭示了超磁致伸缩致动器的频率域输入输出特性,为致动器的优化与应用奠定了基础.     

磁致伸缩、压电层状复合磁电传感器非线性动态有限元模型

基于磁致伸缩材料标准平方模型和压电材料线性本构关系,应用Hamilton变分原理建立了磁电传感器的磁-机-电耦合特性的动力学方程。建立的动力学方程考虑了磁致伸缩材料的磁滞现象和E效应的影响。应用所建立的模型求解了LT型磁致伸缩/压电磁电传感器的输出特性,与实验结果进行对比发现模型可较准确地预测磁电传感器在不同偏置磁场和交流驱动磁场激励下其输出电压随时间的变化关系。当偏置磁场为22.1kA/m,正弦交流驱动磁场为7.4kA/m、频率为100Hz时,计算结果和实验结果误差为0.9%。同时,应用该模型还可以确定磁电传感器的最大交流驱动磁场。     

变温条件下TbDyFe合金高频磁特性和损耗特性分析

超磁致伸缩材料TbDyFe合金具有温度敏感特性,该文测量变温条件下TbDyFe合金在不同频率f和磁通密度幅值Bm时的动态磁特性曲线,结果表明,当励磁磁场频率f和磁通密度幅值Bm一定时,随着环境温度的升高(从10℃增加到80℃),振幅磁导率逐步增加,动态磁滞回线横向变窄,所需磁场强度减少,磁能损耗也逐步减少。在此基础上,针对现有损耗计算模型无法对温度进行有效表征,而导致损耗计算结果误差较大的问题,提出一种变温条件下磁致伸缩材料的高频损耗计算模型,模型通过引入温度有关项对损耗系数进行修正;并且综合考虑高频磁滞特性和趋肤效应的影响,引入损耗附加磁通密度项及损耗附加频率项,从而建立可以有效考虑温度效应的改进损耗计算模型,通过多组测量值及计算值的对比结果验证了该模型的准确性和可行性。     

铁镓合金电磁损耗分析

铁镓合金电磁损耗分析是高频铁镓合金导波激励装置、超声换能器以及振动主动控制结构的研究基础,因此分析铁镓合金在高频（磁场频率50kHz~400kHz）情况下的电磁损耗至关重要。本文采用AMH-1M-S型动态磁特性测试系统测量了环形铁镓合金在不同情况下的磁滞回线：相同磁场强度下不同交变励磁磁场频率、相同交变励磁磁场频率下不同磁感应强度、相同磁感应强度下不同交变励磁磁场频率。分别分析了上述情况下环形铁镓合金振幅磁导率变化规律以及介质储能和电磁损耗的变化情况。实验结果表明,在相同磁场强度为400A/m时,励磁磁场频率由1kHz~200kHz,振幅磁导率下降了53.68%,电磁损耗增加了283倍;在相同励磁磁场频率100kHz时,磁感应强度由0.01T~0.05T,振幅磁导率增加了33.55%,介质储能与电磁损耗分别增加了18.13倍和25.97倍;在相同磁感应强度为0.05 T时,励磁磁场频率由50kHz~400kHz,振幅磁导率减小了39.73%,电磁损耗增加了16.9倍。此项研究为高频铁镓合金换能器设计与优化提供了实验数据基础。     

Fe-Ga磁特性测试装置改进与动态磁致伸缩实验

利用Fe-Ga磁特性测试装置进行动态磁致伸缩测量时,受激励线圈产生的磁场的影响,测试样品的应变通常偏大,本文对此做了分析并进行验证。通过分析Fe-Ga动态磁致伸缩测量过程,对原测试装置进行了改进。将样品的一端固定在极头上并调节激励磁场使其在样品饱和磁场附近,以消除机械振动对动态磁致伸缩测试产生的影响。采用多参数磁学测试系统和改进前后的Fe-Ga特性测试系统进行Fe-Ga静态和动态磁致伸缩特性测试实验。结果表明:采用改进的Fe-Ga磁特性测试装置可在低饱和场下精确测量动态应变。实验还测试了Fe-Ga在2.7kA/m偏置磁场作用下的动态磁致伸缩特性,结果表明:(1)偏置磁场作用下应变与磁场同频;(2)应变对磁场的滞后随磁场频率的增加而增大;(3)λ~H曲线为椭圆形且椭圆环的面积随频率的增大而增大。上述结果表明,本文提出的改进装置可有效消除振动产生的额外应变。     

卤化银CO2激光光纤临床应用研究

使用中科院上海硅酸盐研究所研制的卤化银CO_2激光光纤手术刀对多种手术的可能性、安全性、适用性进行效果分析。方法:按手术操作常规治疗的128例患者,主要患有皮肤、口腔、子宫颈、肛直乙结肠等十余种疾病,用卤化银CO_2激光光纤手术刀化、碳化病损组织。结果:证明整机(主要是光纤)稳定性好,安全可靠,输出功率大,使用灵活,移动方便,操作自如,基本符合手术治疗要求。病例128例经三个月以上随访,有3例复发,其余全部治愈,总有效率达97％。结论:卤化银光纤性能良好,可供临床手术应用,在按既定计算继续完善普通型光纤的基础上加速内腔型光纤开发,最终进入内腔治疗。     

595nm脉冲染料激光治疗皮肤血管性疾病临床分析

目的 :观察 5 95nm可变脉冲染料激光治疗皮肤血管性疾病的临床疗效。方法 :皮肤血管性疾病患者 14 5例 ,其中鲜红斑痣 4 2例 ,草莓状血管瘤 10例 ,海绵状血管瘤 2例 ,面部毛细血管扩张 4 5例 ,血管痣 15例 ,蜘蛛痣 9例 ,酒糟鼻 15例 ,疤痕增生 7例。应用 5 95nm可变脉冲染料激光 ,针对不同病变类型 ,采用不同治疗参数进行激光辐射治疗。结果 :经过 1- 10次治疗 ,不同血管性疾病的有效率分别为 :草莓状血管瘤、面部毛细血管扩张、血管痣、蜘蛛痣、酒糟鼻 10 0 % ,鲜红斑痣 97% ,疤痕增生 85 % ,海绵状血管瘤 5 0 %。所有病例在治疗后均未遗留瘢痕。结论 :应用 5 95nm可变脉冲染料激光治疗皮肤血管性疾病 ,具有无痛苦、不损伤表皮 ,不留疤痕 ,疗效显著等优点 ,是目前治疗皮肤血管性疾病较安全、有效的方法。     

磁致伸缩位移传感器检测信号分析

实验研究了磁致伸缩位移传感器的探测电压信号,以便提高磁致伸缩位移传感器的检测精度。分析和验证了波导丝材料、驱动脉冲电流、检测线圈等参数对磁致伸缩位移传感器输出电压的影响规律。对检测线圈进行了优化设计,基于实验数据确定了传感器的各项参数值。实验发现磁致伸缩系数大、魏德曼效应显著的Fe-Ga材料作为波导丝,可明显提高电-磁-机械能的转换效率,获得较大的检测电压信号。研制了新型Fe-Ga波导丝磁致伸缩位移传感器样机,并与Fe-Ni波导丝传感器进行了性能对比。结果表明,与Fe-Ni波导丝相比,Fe-Ga波导丝磁致伸缩位移传感器的检测信号明显增强,信噪比显著提高,其检测电压信号幅值比Fe-Ni波导丝检测电压信号幅值提高了40mV,相应的传感器精度提高了2倍。