基于磁弹效应的电动舵机压力传感器设计

为了实现对电动舵机的电动缸输出轴压力的动态测量,该文设计并实现了一种基于磁弹效应的非接触式压力传感器,它包括传感器探头和信号处理电路两部分。该文首先从磁致伸缩的理论模型中分析并建立了传感器的测量原理,设计了传感器探头的结构。为优化激励源,通过实验研究分析了不同的激励源对传感器信号的影响,结果表明采用105 kHz、幅值为5 V的方波作为激励源时传感器输出信号最优,并以此设计了传感器信号电路。通过对传感器整体的压力标定实验得到传感器灵敏度为0.294 mV/N,重复性误差为3.53%,在运用三阶多项式拟合对传感器输入输出曲线进行校正后得到传感器的非线性误差为1.76%,适用于承压较大的电动缸输出轴及其他大重量设备的动态压力测量。

基于磁弹效应的管道弯曲应力检测方法

为解决油气管道弯曲应力难以测量而带来的管道变形与屈曲问题,提出了基于磁弹效应的弯曲应力检测方法。首先建立磁弹性应力检测模型,分析磁弹性传感器检测回路中的磁路与阻抗特征关系;其次对弯曲作用下材料内部的应力分布进行研究;最后开展不同情况下Q235钢板弯曲过程中,阻抗随应力变化情况的试验。结果表明,钢板表面阻抗随应力增加呈明显下降趋势,一定应力范围内阻抗与应力具有近似线性的对应关系,距离受力区域一定范围内仍能检测到阻抗随应力的变化。该方法可对管道弯曲应力进行有效检测,试验结果和理论分析具有很好的一致性。

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%。

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.

基于磁弹效应的斜拉桥索力传感器研究

针对斜拉桥索力在线监测的实际情况和现有索力传感器的不足,提出了基于磁弹效应的新型索力传感器,并阐述它的原理,详细分析它的影响因素及其处理办法,搭建相应的试验系统,进行了拉力模拟试验,试验表明:该传感器动态响应好,测量重复性误差为±0.2%,满足索力的在线测量要求。

基于磁弹效应的索力传感器研究

本文介绍了一种建立在磁弹效应原理基础上的可用来测量钢索轴向拉力的传感器。文中详细阐述了其基本原理,设计了单路磁循环的磁路结构,进行了磁路分析并提出一种电脉冲磁化法的实验装置,给出实验结果。实验结果与理论设计相符,系统稳定可靠。该装置具有可由电池供电、体积小、造价低廉、便于携带的特点。

基于磁弹效应的单旁路激励钢缆索索力传感器

针对环式穿套结构磁弹效应索力传感器在使用中存在的实际问题,提出了一种单旁路结构的磁弹性索力传感器。从传感器的磁路结构、激励方式、外部磁化强度等几方面进行了深入的讨论,设计出了基于磁弹效应的单旁路激励钢缆索索力传感器原理样机,搭建了相应的实验系统,并对传感器样机进行了初步的拉力实验。实验结果表明,所提出的单旁路激励索力传感器原理可行,测量重复性误差小于0.2%。

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。

基于磁弹效应的拱桥吊杆索力监测

拱桥结构在我国应用广泛,吊杆作为该类桥梁的主要受力构件,直接影响到桥梁的安全性和耐久性。在桥梁施工过程以及运营期间,对吊杆索力进行监测可以非常有效地评估桥梁的健康状况。由于边界条件复杂、长度短、弯曲刚度不可忽略等原因,振动频率法测索力精度低;应变测量法无法获得全量索力,而磁弹效应法可以获得全量索力。首先介绍了磁弹效应法测索力的基本原理,开发了磁弹索力传感器和基于Labview的索力监测系统,并搭建了吊杆索力监测实验装置。对实际工程应用的直径65mm的吊杆进行索力监测试验。结果表明,所研发的磁弹索力传感器和测量系统,具有较高的测量精度(相对误差1%),不受吊杆长度、边界条件等因素影响,适用范围广,适合于拱桥吊杆索力的长期监测。

钢缆索材料磁弹效应的材料特性实验研究

钢缆索材料磁弹效应的材料特性是磁弹索力传感器励磁磁场工作点优化的依据,而目前又缺少相关报道。针对此问题,以铁磁材料磁弹效应理论为指导,提出钢缆索材料磁弹效应材料特性研究的实验方案;根据缆索材料式样设计线圈,搭建实验系统,最后针对钢缆索单丝材料完成其磁弹效应的材料特性实验;结果表明:钢缆索材料磁导率随外力增加而减小,在磁化饱和区以内,随着磁场的增加其磁弹效应越强,在磁化近饱和区,磁弹效应最明显,为磁弹索力传感器励磁磁场工作点的优化提供了依据。

一种基于磁弹效应的索力传感器研制及应用

基于逆磁致伸缩效应的索力测量是一种无损、非接触的索力测量方法,可用于钢缆索的应力测定及状态监测。从磁致伸缩的基本原理出发,给出了套筒式索力传感器的理论模型,并利用万能拉力机完成了传感器的拉力实验。理论推导和拉力实验表明,采用该类磁路结构的传感器实现索力测量是切实可行的,实际工程应用结果进一步表明了该传感器的有效性。

基于磁弹效应的钢板内应力传感器无损检测系统

针对板带钢内应力磁弹式无损检测过程中提离值变化严重影响检测精度这一问题,提出了一种基于逆磁致伸缩原理的四磁极透射式应力检测方法。采用正弦谐振励磁的供电方案以适应带钢生产现场电磁干扰工况,并在自行研制透射式磁力传感器基础上,对低碳钢Q235钢板试样进行了实验研究,重点对传感器非接触测量过程中提离影响展开了讨论,提出了解决提离值变化引起的系统稳定性波动的方法。重复性实验结果表明,所研制的透射式磁力传感器可实现对钢板内应力检测的线性响应,测量重复性良好。

基于磁弹效应的索力传感器原理与实验研究

从逆磁致伸缩原理出发,推导出材料的磁导率与材料所受外力,外磁化强度及材料的温度有关。在此基础上,推出了磁导率与索力的基本关系式。讨论了一种双套筒结构的索力传感器,包含激励线圈,感应线圈。选用脉冲式的恒定电流激励,测量感应线圈上感应电压的变化来反映拉力的情况。并对磁导率的工作点选取方法做了重点讨论,同时也做了温度补偿。最后,利用万能拉力机做了传感器的拉力实验。结果表明,该索力传感器结构简单,测量重复性好,可用于桥梁等大型结构的索力测量。

基于磁弹效应的索力测试系统在斜拉桥上的应用

基于磁弹效应原理,以磁通量传感器为手段,建立斜拉桥索力测试系统。该监测系统是一个适用于桥梁拉索监测的平台,可用于远程实时及长期监测、分析现有桥梁拉索的状况。将监测系统应用于北京市某斜拉桥上进行索力监测,比较监测结果与索力设计值后,发现两者具有较好的一致生,监测值较准确,可满足工程上的精度要求。

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%。

基于磁弹效应的悬跨管道应力检测方法研究

为了实现管道悬跨检测,并适应现场管道内检测器的快速移动状态以及对应力传感器阵列低功耗的要求,本文提出了一种弱交流磁化条件下基于磁弹效应的管壁应力检测方法。首先通过有限元仿真研究了管道悬跨的受力特性并确定了应力传感器部署方案。其次建立了阻抗法钢材应力测量模型,设计并制作了应力传感器,最后开展了实验验证。结果表明管道顶部和底部的轴向应力可以灵敏地表征管道悬跨状态;弹性应力变化范围为0~50 MPa时,传感器线圈阻抗与应力呈负线性单调关系,且灵敏度系数的线性拟合优度大于0.92;灵敏度随着激励频率增加而增加,当激励频率在30 kHz时,平均灵敏度系数为-0.018Ω/MPa;单个传感器功耗不超过0.1 mW。

基于磁弹效应的高强钢丝应力监测实验研究

高强钢丝作为钢缆索的主要承力部件,它的受力情况直接影响到钢缆索的安全状况,对高强钢丝进行应力监测是评价钢缆索安全状况的有效手段,也是进行钢缆索整体索力监测的研究基础综述了传统的钢结构应力监测方法,讨论了基于磁弹效应的应力监测方法的优势并详细介绍了它的基本原理——磁弹效应。建立了进行高强钢丝应力监测研究的实验装置,开发了一套基于LabVIEW平台的测试系统,并对7mm高强钢丝进行了基于磁弹效应的应力监测实验实验表明,基于磁弹效应的应力监测方法不需要了解受力历史,可直接对高强钢丝的应力进行测量,且具有较高测试精度、较好的稳定性和可重复性。

基于旁路结构的磁弹效应索力传感器研究

针对磁弹效应索力传感器工程应用安装与维护技术难题,提出了一种旁路结构的磁弹性索力传感器。应用磁路定律和等效磁路法,对套筒式结构传感器进行磁路系统分析;基于等效磁路原理,设计旁路式结构索力传感器,给出器件结构参数尺寸;搭建相应的传感器试验检测系统,在WDW-300拉伸试验机上对两种传感器进行磁电复合材料诱导电压与拉力比较试验。对旁路结构索力传感器进行抗温性试验研究。结果表明,旁路结构索力传感器检测精度高,重复误差0.02%~0.5%,传感器性能稳定性和温度适应性好,适合于大跨度桥梁结构健康检测的工程应用。

基于磁弹效应的体内预应力筋全量应力监测:实验研究与工程应用

体内预应力筋是预应力混凝土构件中极为关键的承力部件,如何监测体内预应力筋的应力状态并确定其预应力损失是一项非常重要的工作。首先综述传统体内预应力筋的应力测量方法,进而提出了基于磁弹效应的应力监测思路,并详细阐述了它的工作原理及系统组成。基于磁弹效应原理,通过试验研究和实际工程应用,对标号15-7Φ5的体内预应力筋进行了应力状态监测研究。本研究中的传感器精度能够达到工程实际应用要求,并且具有良好的稳定性、重复性、环境适用性。本传感器可以应用到体内预应力筋的施工张拉控制和预应力混凝土构件运营阶段的长期在线监测。

基于磁弹效应的预应力钢绞线全量应力监测实验研究

预应力钢绞线是预应力结构的关键承力部件,其应力状态直接影响预应力结构的承载能力。对钢绞线进行全量应力监测是评价预应力结构安全状况的有效手段。本文分析了预应力钢绞线全量应力监测的特殊性,讨论了基于磁弹效应的应力监测方法的优势,介绍了其工作原理及系统组成。建立了进行钢绞线全量应力监测研究的实验装置,开发了一套基于Lab VIEW平台的测试系统,并对标号15-7Φ5的钢绞线进行了应力监测实验。内容包括单根钢绞线的传感器标定、被测钢绞线周围加其他钢绞线的传感器标定以及用前者标定公式进行后者应力测量的有效性验证。实验证明所研发的基于磁弹效应的应力监测系统测量精度高、可重复性好和抗磁干扰能力强,适合预应力钢绞线的全量应力监测。