基于逆磁致伸缩效应的超磁致伸缩磁力控制器件建模

超磁致伸缩器件的输入应力与输出磁通密度存在着滞回非线性。基于Jiles-Atherton模型、磁机械效应方法定律和磁路定律,建立一个超磁致伸缩磁力控制器件的滞回模型。试验结果表明,该模型能较好地描述在变化应力和恒定偏置磁场作用下,超磁致伸缩器件输入应力与输出磁通密度及磁力的滞回关系,并可以预测偏置磁场对器件输出性能的影响,从而对器件的设计与分析具有重要指导意义。

六磁极差动式逆磁致伸缩效应应力传感器的设计

基于铁磁材料逆磁致伸缩效应的应力测试是一种新技术。目前对该技术的研究重点是如何提高它的测试灵敏度。涉及测试灵敏度的因素很多 ,其中最主要的因素就是传感器的合理设计。设计了一种六磁极差动式磁致伸缩效应应力传感器 ,并对试件进行了扭转和单向拉伸应力测试。通过与应变电测试验比较 ,验证了该传感器的基本磁测性能与理论分析的一致性 ,结果也表明这种传感器具有灵敏度高、结构简单以及可用于多种形式应力检测等特点。

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 2 0 # 钢压缩试件的典型实验 。

逆磁致伸缩效应扭矩传感器的设计

本文介绍了逆磁致伸缩效应扭矩传感器的结构、工作原理及实验分析。该传感器具有体积小、灵敏度较高、易于小型化等特点 ,有较广阔的应用前景。

铁磁材料的逆磁致伸缩效应实验研究

为了了解铁磁性材料的力学与磁学性能的耦合关系,通过实验测量了4种不同的铁磁性材料在不同扭矩作用下的磁通量关系曲线,并对出现的现象作了初步的分析,发现材料的磁特性与应力引起的磁畴变化有关,并对利用逆磁致伸缩效应进行扭矩测量提出了建议。

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,并节省了空间,为扭矩测量装置植入超声电机体内创造了可能。实验结果表明:该方案可以非接触地检测超声电机扭矩及其变化,且动态性好,抗干扰能力强。

基于非晶态合金的逆磁致伸缩效应应变计的研究

非晶态合金材料具有良好的软磁特性 ,被广泛用作各类传感器的敏感材料。对基于非晶态合金应变计的工作机理、磁输出特性进行了理论分析 ,设计了相应的磁测系统 ,并利用TM—M型的Fe基非晶合金薄带 ,采用贴片的方法进行了实测试验。试验结果显示 ,这种应变计具有测试准确性高和灵敏度高、测试系统简单等特点 。

逆磁致伸缩效应扭矩传感器的历史、现状、趋势

随着扭矩传感器应用领域的扩大,逆磁致伸缩扭矩传感器也得到了不断的发展。本文简要地综述了基于逆磁致伸缩效应的扭矩传感器发展概况,介绍了它们的工作原理、结构特点、存在的问题及今后的发展趋势。

基于逆磁致伸缩效应应力无损检测技术的总结与展望

总结无损检测技术的发展阶段和意义以及基于逆磁致伸缩效应应力无损检测技术的理论,多种应力检测传感器结构和此项检测技术的应用领域。对比目前多种重要的无损检测技术,阐述逆磁致伸缩效应应力无损检测的原理、磁力学模型,详细介绍多种应力传感器材料和结构的利弊。进一步分析应力检测的两个重要流程——标定实验和数据处理。突出逆磁致伸缩效应应力无损检测技术在铁磁性材料检测中的优势,依据应用现状提出逆磁致伸缩效应应力无损检测技术的研究趋势和展望。

基于逆磁致伸缩效应的铁磁构件应力检测方法研究

基于逆磁致伸缩效应的铁磁构件应力测试是一种新的应力无损检测方法,灵敏度低是目前该技术工程化推广应用的瓶颈。针对铁磁构件应力难以检测的问题,提出基于逆磁致伸缩效应的方法对应力进行检测。基于铁磁材料的逆磁致伸缩效应,研制出一种磁各向异性六极探头传感器,并通过对铁磁平板试件单向静载拉伸实验验证其有效性。结果表明,磁各向异性六极探头传感器可以有效检测铁磁平板试件的应力集中位置,且应力与磁信号存在较好的的线性相关性,这为铁磁构件应力检测提供了一条新思路。

考虑磁致伸缩逆效应的非晶合金开关磁阻电机减振方法

非晶合金用于电机铁心可极大地提高电机效率,然而,其较大的磁致伸缩系数和极强的应力敏感性(即磁致伸缩逆效应)在增大铁心振动噪声的同时,限制电信号对铁心磁性能的精确控制能力。该文提出采用磁致伸缩逆效应对铁心磁化状态进行调制,以抑制非晶合金开关磁阻电机电磁振动的减振思路。首先,基于宏观热力学理论,建立考虑磁致伸缩及其逆效应的非晶合金材料力-磁耦合本构关系;其次,提出非晶合金开关磁阻电机的定子齿加压结构,并考虑静态预应力、脉动电磁应力对非晶合金磁特性的影响,构建开关磁阻电机力-磁双向动态耦合模型并求解;最后,计算应力作用前后定子铁心的磁通密度分布。通过实验与仿真对比发现,定子齿加压结构的径向电磁应力可减小44.5%,因此该减振方法具有可行性。

基于磁致伸缩逆效应的超磁致伸缩力传感器

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。但由于缺乏相应的设计理论分析,从而制约了其发展。在分析了磁致伸缩逆效应的基础上,给出了超磁致伸缩力传感器的设计原理,设计了超磁致伸缩力传感器的结构,并采用数值计算方法对其磁场进行了计算。计算结果与实验结果的比较表明:二者符合较好,设计的超磁致伸缩力传感器方案是可行的,对其今后进行深入应用研究和优化设计具有重要意义。

基于磁致伸缩逆效应的纹理触觉传感器研究

纹理是物体表面微观结构分布特征的体现,为了提取不同物体表面微观结构特性,提出一种基于Galfenol材料的新型磁致伸缩触觉感知系统。基于磁致伸缩逆效应、悬臂梁挠度理论等建立纹理触觉传感器输出电压与纹理表面微观结构的关系。实验选取5种织物样本测试,测试的输出电压明显不同,然后利用MATLAB软件提取输出电压中与纹理有关的峰值平均电压和功率谱密度,表明在粗糙度大于6.0的范围内,传感器可以识别物体的粗糙度;在细密度大于6时,细密度的识别具有较高的灵敏度。最后通过测试触觉传感器的线性度为0.019%,灵敏度为97.31 mV/mm,重复性小于0.33%,验证纹理触觉传感器的稳定性,满足设计要求。

无源自适应磁流变阻尼器磁致伸缩逆效应的建模与实验研究

制作了一种基于磁致伸缩逆效应的无源自适应磁流变阻尼器,通过超磁致伸缩材料的逆效应,将外加机械能的变化转化为阻尼器内部磁能的变化,进而控制阻尼间隙处阻尼力的大小,达到预期抗拉目的。为了研究活塞杆上下振动过程中由超磁致伸缩材料引起的阻尼器内部磁场分布的变化规律,应用磁机械效应方法定律对阻尼器的关键技术——磁致伸缩逆效应建立了磁化强度与外加应力的关系模型。利用Ansoft软件对磁路分布的变化进行了仿真分析。仿真结果证明,磁路的变化与原理中假设的磁路变化基本相符;阻尼器静、动态加载实验结果表明,模型有效地预测了超磁致伸缩材料内部磁通密度与外加应力的关系,对超磁致伸缩材料逆效应的研究和磁流变阻尼器内部磁场变化的分析具有重要指导意义。

基于ANSYS的磁致伸缩逆效应仿真方法研究

矩阵形式的压电与压磁方程及其各自在不同边界条件与变量下的转换关系在数学结构上具有一致性,即电学量与磁学量具有等效关系,由此提出通过ANSYS压电分析模块仿真超磁致伸缩材料(GMM)的磁致伸缩逆效应。GMM在恒载荷作用时,磁感应强度与偏置磁场强度成正比,GMM在恒偏置磁场下,载荷与磁感应强度具有相似的变化波形。理论与仿真分析表明,基于电学量与磁学量的等效,利用ANSYS压电耦合模块可在一定程度上分析磁致伸缩逆效应的相关性质,该方法对设计逆效应原理的GMM器件具有一定的辅助意义。

基于逆磁致伸缩的索力传感器原理与影响因素研究

基于逆磁致伸缩效应,建立钢缆索索力传感器理论模型,分析了施加在缆索材料上的力信号(外力和应变)与磁信号(磁感应强度、磁场强度)之间的耦合关系.针对一种环式结构的索力传感器,对索力测量原理做了详细推导,可通过检测感应线圈的感应电压反映材料所受外力.传感器输出感应电压与空气间隙尺寸、外部激励磁场下的材料磁导率、激励磁场变化、加载外力变化等因素有关,重点分析了激励磁场变化和外力变化对传感器输出的影响.当外力是缓变力,可通过检测感应积分电压求得外力;当外力是交变力,直接通过感应电压求得外力;最后通过对磁场变化和外力变化影响分别进行了仿真,结果与理论分析基本一致,表明所建立的索力传感器理论模型可行. Abstract： Based on Villari-effect, the theoretic mdel d the cable tension sensor is presented. The relationship between mechanical parameters such as stress, strain and electromagnetic parameters like magnetic field and magnetic induction field are discussed. One loop-shaped stinulative structure of cable tension sensor based on Villari--effect is proposed and cable tension sensor principle is deeply analysed. By measuring inductive voltage in inductive loops, cable tension stress may be measured. Sensor output may be determined by air clearance, magnetic permeability, magnetic field, stress and inductive loops denseness. The sensor output effects resulting from magnetic field and stress ate analysed respectively. When stress changes tardigradely, the cable tension stress may be measured by measuring inductive integral voltage. When stress changes expeditiously, the cable tension stress may be measured by measuring inductive voltage. Sensor sensibility may be determined by stress frequency, inductive loops denseness, magnetic field and nagnetic permeability. In addition, the sensor output effects from magnetic changing and stress changing have been analysed with emulational methods. The results indicate that sensor theory model is feasible.

基于逆磁致伸缩的无励磁钢绞线应力量测研究

钢绞线作为预应力结构的关键受力构件,为实现对其应力信息的准确测量,提出一种基于逆磁致伸缩的无励磁钢绞线现存应力测量方法。首先,通过建立磁电力耦合理论模型,探析外加荷载、铁磁材料的磁导率与线圈系统自感系数之间的内在联系。其次,基于COMSOL有限元软件,量化模拟了钢绞线应力变化时自感线圈系统的电感变化。最后,搭建试验测量平台展开试验验证。结果表明,基于该测量方法获取的电感值具有较高的可重复性,在激励电流不变情况下,15组试验数据的电感与荷载之间均显著呈一定函数关系,拟合优度R^2均大于0.99,且检测灵敏度随自感线圈有效磁路长度增加而增加,拟合值与实测值之间误差微小,满足工程需要,进一步验证了该方法的合理性。

超磁致伸缩加速度传感器(英文)

稀土铁超磁致伸缩材料具有磁致伸缩逆效应，以此为基础的加速度传感器具有过载能力强、测量范围广、能在恶劣环境下工作、寿命长等一系列优异性能，在重工业、化学等工业领域的自动化控制系统中有着广泛的应用前景。为了有效地设计和优化超磁致伸缩加速度传感器，该文根据能量变分原理，建立了超磁致伸缩材料Tb-Dv-Fe制作的加速度传感器的磁-机械强耦合模型，应用该模型采用自编有限元软件，计算了传感器空气隙中的磁感应强度和施加加速度的关系，并测试了施加加速度从20—150m／s^2范围内传感器空气隙中的磁感应强度，发现计算结果与实验结果符合较好，相对误差小于9％，满足工程需要。表明建立的超磁致伸缩加速度传感器的磁-机械强耦合有限元模型是有效的，能够反映超磁致伸缩加速度传感器的输入输出关系。

双向定向凝固超磁致伸缩材料的磁性能研究

采用电弧熔炼-定向凝固法,得到了具有穿晶形态的双向(径向和轴向)定向多晶稀土超磁致伸缩材料。对试样横截面和纵截面X射线衍射实验证实,我们制备的GMM棒在轴向和径向同时具有良好的择优取向。测试了材料的压应力效应,当压应力为29.7MPa时,材料的饱和磁致伸缩达到1481×10-6,与0MPa时相比增加了510×10-6。测量了材料的逆磁致伸缩效应;用自行设计的方法测量了材料的损耗。对上述效应进行了分析讨论。

磁致伸缩压力传感器设计及其输出特性

研究了铁镓合金(Galfenol)的磁致伸缩特性,提出一种基于Galfenol的新型磁致伸缩压力传感器,以实现机器人的触觉力精确感知。该传感器利用磁致伸缩逆效应将压力转换为电压信号,从而完成对压力的精确测量。设计、制作了磁致伸缩压力传感器,采用双永磁体回形磁路优化了压力传感器的磁场。对传感器进行了理论分析与实验研究,讨论了偏置条件、外压力等因素对输出电压峰值的影响。实验结果表明,在偏置磁场为4.8kA/m、施加的压力为2.5Hz、6N时,传感器的输出电压峰值达16mV,且输出电压峰值与压力呈较好的线性关系。研制的传感器具有结构简单、线性度好、反应速度快等特点,可以满足机器人触觉感知的需求,也可应用于其他领域的压力测量。