超磁致伸縮振動傳感器的模型與實驗研究.pdf

1、超磁致伸縮材料Terfenol-D 具有逆磁致伸縮效應，利用這種效應可以制作超磁致伸縮振動傳感器?；谀娲胖律炜s效應的振動傳感技術，很有可能開發(fā)出新一代的振動傳感器，它可廣泛應用于振動測試和主動振動控制領域，促進振動測試與振動控制技術的發(fā)展。本文選擇了“超磁致伸縮振動傳感器的模型與實驗研究”這一既具有科學價值又具有工程實際意義的課題，以期對超磁致伸縮振動傳感器的開發(fā)及應用提供支持。本文的主要工作如下： 1、研究了振動傳感器中的核

2、心元件Terfenol-D 在一定的偏置磁場下外壓應力和應變的關系，結果表明當給Terfenol-D 棒施加軸向偏置磁場時，應力與應變之間呈現(xiàn)復雜的非線性關系。由此關系引出楊氏模量隨磁場的變化及ΔE 效應，從磁性材料磁疇理論和磁導率入手，解釋了偏置磁場下應力和應變的關系。進行了一定偏置磁場下外應力和磁感應強度的實驗研究，實驗結果表明偏置磁場為5kA/m 時，磁感應強度最大。 2、在Jiles-Atherton 模型、電磁學原理和

3、換能器系統(tǒng)的結構動力學原理的基礎上，考慮交流驅動電流和動態(tài)應力的變化，建立了外加交流磁場和動態(tài)應力共同作用下的超磁致伸縮換能器的動態(tài)模型，利用該模型計算了描述動態(tài)磁場和動態(tài)應力共同作用下的換能器輸出位移、輸出力和感應線圈兩端產生的感應電壓的變化規(guī)律。 3、當給換能器施加的磁場為驅動場，應力為常應力，換能器以致動器模式工作，利用上述模型計算了超磁致伸縮致動器的輸入電流和輸出應變（或位移），并進行了實驗測試，計算結果和實驗結果符合較

4、好；當外加應力為動態(tài)應力，磁場為常量時，換能器以傳感器模式工作，上述模型可用于確定磁致伸縮傳感器的感應電壓。 4、進行了振動傳感器的實驗研究，確定傳感器感應電壓峰-峰值和傳感器的驅動條件及偏置條件（偏置磁場和預應力）的關系，并把實驗結果和理論計算值進行了對比，結果基本相符。采用平均法和五點三次平滑法對部分實驗數據進行了平滑預處理，處理后采用傅立葉變換進行數字帶通濾波，消除了白噪聲。 5、根據振動傳感器的機電變換原理，結合