超磁致伸缩棒磁场强度建模及线圈优化分析

超磁致伸缩棒上的磁场强度对超磁致伸缩致动器(GMA)至关重要,因其幅值和上升、下降时间直接影响致动器的输出力和响应时间.建立电压到磁场强度的模型,并提出较合理的线圈优化方案.将线圈充、放电过程简化为一阶RL线性电路的暂态过程,计算得到线圈电流,并根据线圈电流建立超磁致伸缩棒上的磁场强度模型.由模型可知,致动器尺寸有限制时,棒上磁场强度的优化应主要考虑线圈匝数;通过分析线圈匝数对磁场强度稳态值、上升时间和下降时间的影响确定匝数的取值范围.向线圈施加不同频率和幅值的方波电压信号,得到的模型曲线与测得的实验结果相吻合,从而验证了模型的正确性.

磁致伸缩棒力矩激励器动态特性的研究

介绍了一种能通过直接记录激振力来获得激振力矩的磁致伸缩棒力矩激励器的原理及其动态特性的理论分析和实验测试．首先建立了这种磁致伸缩棒力矩激励器动态特性的力学模型和相应的微分方程，推导了输出激励力矩的数学表达式，然后分析了影响磁致伸缩律力矩激励器输出力矩的各种因素，从而为改进这种磁致伸缩棒力矩激励器的结构设计提供了理论依据．之后，对一个磁致伸缩棒力矩激励器原型的输出激振力、输出激振力矩的纯度和频率特性及其互易关系进行了实际测试，其测试结果与理论分析非常吻合。最后还对影响测量背景噪声的因素进行了讨论．

超磁致伸缩棒相位调制器相移系数的测量

采用马赫-曾德尔干涉仪对超磁致伸缩棒相位调制器的相移性能进行了实验测试,计算结果表明:在所测试范围内,平均相移系数为0.08621rad/(A/m)。同时,对影响相位调制器相移能力的几个因素进行了理论和实验分析,为研制新型光纤传感器做准备。

基于磁致伸缩棒的干涉型微纳光纤磁场传感器

提出了一种干涉型微纳光纤磁场传感器,由微纳光纤干涉仪和TbDyFe超磁致伸缩棒构成,单模光纤经过熔融拉锥形成双锥型微纳光纤干涉仪,与TbDyFe超磁致伸缩棒平行固定封装,磁场作用下磁致伸缩棒和微纳光纤干涉仪发生轴向应变,引起干涉谱的波长漂移,形成波长编码型的光纤磁场传感器。实验结果表明,相同应变特性的微纳光纤干涉仪,磁致伸缩棒直径越小,磁场灵敏度越高,直径为2 mm的TbDyFe磁致伸缩棒组成的光纤磁场传感器灵敏度可以达到0.178 nm/mT,该传感器结构简单,易于制备,成本低廉,响应快,可以实现微弱磁场的高灵敏探测。

棒状铁镓合金磁特性测试装置的设计与实验

磁致伸缩水声换能器作为电-机械-声能量转换器件是声呐系统中重要的大功率电磁装置,其核心驱动元件铁镓合金棒需工作在高频(f>1 kHz)激励条件下,为对此类高频大功率磁致伸缩器件的优化设计提供指导,需要准确测试棒材的高频磁特性。以往的测试装置由于高频激励时导磁回路铁损大、励磁回路电阻抗高以及棒材磁导率低等特点,难以保证铁镓合金棒内获得均匀且数值较高的磁通密度。该文基于电磁场理论设计了一种棒状铁镓合金高频高磁通密度磁特性测试装置,首先根据电磁损耗机理选择高频磁心材料并利用参数化扫描的方法优化其尺寸参数,在此基础上,建立三维有限元模型仿真计算棒材内部磁场大小及分布;然后以提高电磁转化效率为目标,设计测试装置的电路部分并依据串联谐振原理进行阻抗匹配;最后制作样机并进行实验测试。结果表明,该测试装置在1 kHz下,磁通密度幅值最高可达0.89 T,比常用的AMH-1M-S动态磁特性测试仪(最高可提供0.1 T磁通密度幅值)提高约9倍,且操作简单、稳定可靠。

超磁致伸缩力传感器及其实验研究

基于磁致伸缩逆效应原理,以超磁致伸缩棒为敏感元件研究了一种具有高灵敏度的新型超磁致伸缩力传感器,通过集成在结构内部的霍尔传感器测量磁通密度来实现静态力的测量.同时,为了提高传感器的测量灵敏度,提出了一种安装在霍尔传感器周围的不锈钢钢环的特殊结构.给出了超磁致伸缩力传感器的测量原理和设计过程,并通过实验研究确定了偏置磁场、预紧力和超磁致伸缩棒的尺寸等因素对传感器输出特性的影响规律,分别得到了传感器工作的最佳偏置磁场和预紧力,为超磁致伸缩力传感器的深入研究和精确控制提供了一种技术途径.

基于双磁致伸缩材料棒的电动静液执行机构技术研究

研究并提出了一种基于双磁致伸缩材料棒的新型电动静液压执行机构。通过流体整流,主动旋转整流阀将磁致伸缩材料棒的高频振动位移转换成液压缸的连续、平滑的双向运动,并对此进行了仿真。结果表明,基于双磁致伸缩材料棒的电动静液压致动器的最大流速约为基于单磁致伸缩材料棒的电动静液压致动器的2倍,工作频率从110 Hz增加到150 Hz。

磁场调谐的啁啾光纤光栅延迟线

利用Tb0.3Dy0.7Fe1.95的磁致伸缩特性调谐线性啁啾光纤光栅延迟线,将中心反射波长1550nm,啁啾系数2.58nm/cm,长度60mm,3dB带宽15.48nm的线性啁啾光纤光栅两端牢固地粘在长度为70mm、直径为8mm的磁致伸缩棒上,并置于一个均匀线圈磁场中,当线圈电流从0A增加到2A时,粘在磁致伸缩棒上的线性啁啾光纤光栅受到轴向应变,反射谱向长波长方向平移了1.6nm,实现最大60ps的时延调谐量,这种装置可以使阵元间隔为0.006m的四阵元光控相控阵雷达系统工作在25GHz时,实现0°～90°的扫描。

磁性材料TERFENOL－D在大型力矩激励器中的应用

稀土磁致伸缩材料ＴＥＲＦＥＮＯＬ－Ｄ（ＴｂｘＤｙ（１－ｘ）Ｆｅ２）由于其良好的磁致伸缩特性，在外磁场作用下能够产生高达２×１０－３的磁致伸缩量［１］，使得其应用范围极其广泛，尤其在高性能换能器的研究领域更有广阔的应用前景，该文研究的是其在结构声研究领域中的力矩激励器研制中的应用，特别是在大型力矩激励器研制中的应用。

超磁致伸缩电静液作动器磁场分析与优化

提出一种超磁致伸缩电静液作动器(GMEHA)结构,采用永磁体与控制线圈组合提供驱动磁场.首先建立了该组合磁路数学模型,并给出了超磁致伸缩棒内磁感应强度计算解析式;其次,对以上结构进行了有限元分析(FEA),得出了磁路主要结构参数与磁场分布均匀性之间映射规律;最后进行了作动器磁场试验研究并与有限元分析结果进行了对比,验证了理论与有限元模型的可预测性,给出了该电静液作动器结构设计方法.结果表明:该电静液作动器的最佳驱动频率为250Hz,最大无负载体积流量为0.85L/min,最大阻断力达到了120N.

在结构声研究中的力矩激励

介绍一种由两根平行的磁致伸缩棒组成的力矩激振器，并提出了它的声学和磁学方面的设计．对三种不同结构的激振器分别以并行和串行磁路结构的磁偏置进行了分析和研究，为优化力矩激振器的设计提供了依据．

力矩激励器及其在结构声实验中的应用

讨论了利用两根磁致伸缩棒（Ｔｂ＿０，＿３Ｄｙ＿０，＿７Ｆｅ＿（１，９５））组成的力矩激励器的特性．简单的理论和实验表明：力矩激励器的特性对力矩导纳测量结果基本上不会造成影响，但显然会影响力矩激励器激发转动的效率．最后计算了这个效率．