A promising application of bulk metallic glasses in torque sensor

Torque sensors are essential components of robotic joints. In the past, structure optimization of force-sensing elements has been the common approach to improve the performance of the torque sensors. In this work, we demonstrate a torque sensor with bulk metallic glasses as a force-sensing element. Compared with the sensors made of stainless steel and aluminum alloy, the use of bulk metallic glass as a force-sensing element significantly improves sensor sensitivity, linearity, repeatability, hysteresis, and measuring range. Our work not only opens up a new avenue for the application of bulk metallic glasses, but also provides opportunities for enhancing the performance of force/torque sensors through materials optimization.

基于非晶态合金的压磁式力传感器

为提高测力传感器的测量精度和灵敏度,研制了一种以非晶态合金材料为压磁元件的测力传感器。首先,对硅钢片、坡莫合金以及铁基非晶态合金的软磁特性进行了比较,选择了国产Fe80B20辊剪薄带作为传感器铁芯冲片。其次,通过对传感器的磁路分析,推导出了它的感应输出方程。然后,根据铁磁学和现有参考资料,确定了传感器的各项技术参数。最后,对传感器的静态特性以及励磁电流强度、励磁频率的影响进行了试验研究。试验结果显示,非晶态合金压磁测力传感器比硅钢片、坡莫合金等晶态合金压磁传感器有更高的精度和灵敏度以及更宽的频率响应范围。

基于非晶态合金的动态轨道衡压磁电感式应力传感器的研究

为了解决目前动态轨道衡中使用的应力传感器存在的问题,开发了一种基于非晶态合金薄带的压磁电感式应力传感器。论述了传感器的工作原理,推导出了它的输出方程,并分别在材料试验机与矿山有轨运输轨道上进行了静态特性标定和实测试验。试验显示,这种传感器具有较高的测试精度和灵敏度。另外,这种传感器结构简单、安装方便、坚固耐用,应用于动态轨道衡是可行的。

铁基非晶合金整体磁芯轴向拉压型测力传感器的研究与设计

将铁基非晶态合金薄带缠绕成圆柱型应力敏感磁芯,基于压磁效应,使同一传感器实现既能测量拉力,又能测量压力。介绍了传感器的结构和原理,推导出传感器的输出特性方程。通过拉伸和压缩试验,分析了传感器的最佳激磁磁场强度、静态特性以及温度特性。试验数据显示,传感器测量拉伸和压缩载荷时,最大非线性误差分别为0.41%F.S和1.12%F.S,重复性误差分别为0.86%F.S和0.85%F.S,平均灵敏度为0.71 mV/kN和1.16 mV/kN。

一种新型动态轨道衡应力检测方法

为了提高动态轨道衡中应力的检测精度,研究了利用非晶态合金逆磁致伸缩效应进行动态检测轨道应力的新方法。首先,设计了一种差动压磁式三磁极应力传感器,论述了其基本结构和工作原理,并推导出了这种传感器的输出方程。然后,分别在材料试验机与矿山有轨运输轨道上进行了静态特性标定和实测试验。试验表明这种检测方法的最大重复性误差和线性误差分别小于1.36%和1.54%,灵敏度可达5.47 mV/kN,应用于动态轨道称重是可行的。另外,这种方法简单,传感器坚固耐用,安装方便。

非晶态合金应力传感器的研究

为了开发新型应力测量仪,对利用非晶态合金作为应力传感器的可行性进行了理论和试验研究。合理选择了非晶态合金材料,设计了应力传感器结构,推导出了这种应力传感器的测量电压输出方程,并进行了初步的可行性试验。结果显示,这种应力传感器有较高的测量精度,具有推广使用的价值。

非晶态合金带圈力敏特性研究

对高频弱磁场激励下的非晶态合金带的应力磁效应进行了研究。研究结果表明具有大的应力敏感性的非晶带材料可用来制作力传感器。

基于非晶态合金的新型测力传感器

非晶态软磁合金具有良好的软磁特性和显著的压磁效应,利用其作为敏感材料,能够提高测力传感器的测量精度和灵敏度。本文介绍了几种基于非晶态合金压磁效应力传感器的基本结构、工作原理以及所存在的问题和发展趋势。

压磁式锚杆轴力传感器的研究

针对现有锚杆轴力检测方法存在的不足,利用非晶态合金薄带压磁效应,根据感应线圈输出电压大小判断锚杆轴力大小,阐述了该传感器的结构和原理。搭建传感器测试系统,分析了气隙大小、励磁电压幅值和励磁频率对传感器输出特性的影响,并对传感器进行了静态特性标定。