基于納米晶合金磁彈性效應(yīng)荷重傳感器的研究.pdf

1、納米晶軟磁合金材料是繼非晶態(tài)合金材料之后軟磁材料領(lǐng)域的又一重大進(jìn)展,這種材料是目前綜合磁性能最好的軟磁合金材料。納米晶合金材料具有的高性能的磁特性是它可以作為敏感材料研制新型傳感器的基礎(chǔ)。
　　磁彈性效應(yīng)是鐵磁材料固有的特性。和傳統(tǒng)的磁彈性材料及非晶態(tài)合金相比,Fe基納米晶合金的機(jī)電轉(zhuǎn)換效率更高,更適合作為磁彈性材料。為此,利用Fe基納米晶合金開發(fā)研究新型磁彈性荷重傳感器,可以提高磁彈性傳感器的性能,進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

2、　　本文首先從理論上探討了Fe基納米晶合金磁彈性效應(yīng)原理,分析了利用Fe基納米晶合金薄帶輔助磁測應(yīng)力的方法。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種基于納米晶合金磁彈性效應(yīng)的三磁極新型荷重傳感器結(jié)構(gòu),利用有限元分析軟件ANSYS Workbench對傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力結(jié)構(gòu)分析,得出中間梁形變量與加載力之間的線性關(guān)系,進(jìn)而驗(yàn)證傳感器彈性體模型的正確性,并對傳感器的工作磁路進(jìn)行了分析,推導(dǎo)出了傳感器在理想情況下的輸出方程。
　　其次,根據(jù)傳感器的特點(diǎn),設(shè)計(jì)

3、了基于交流電感電橋的測量電路。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性,采集系統(tǒng)采用虛擬儀器技術(shù),即使用美國NI公司基于LabVIEW開發(fā)環(huán)境的cDAQ數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺。
　　最后,對所設(shè)計(jì)的傳感器進(jìn)行靜態(tài)加載試驗(yàn)。通過數(shù)組對比試驗(yàn)確定傳感器最佳工作條件,得出了傳感器在此條件下的靜態(tài)輸出特性。試驗(yàn)結(jié)果表明,該傳感器的最大非線性誤差為1.168％,最大重復(fù)性誤差為2.340%,最大靈敏度為0.0529mV/Kg,最大綜合誤差為3.767%。