磁致伸縮直線位移傳感器的機(jī)理研究與應(yīng)用.pdf

1、磁致伸縮直線位移傳感器是一種通過(guò)檢測(cè)彈性波激勵(lì)和接收之間的時(shí)間差，得出被測(cè)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間距離的傳感器。在該種傳感器系統(tǒng)中，由于永久磁鐵磁場(chǎng)和激勵(lì)磁場(chǎng)的疊加作用，在磁致伸縮線中會(huì)產(chǎn)生沖擊荷載，由此引起的彈性波將向線的兩端傳播；彈性波的傳播使磁致伸縮線局部變形，在逆磁致伸縮效應(yīng)的作用下，磁疇偏轉(zhuǎn)將導(dǎo)致檢測(cè)線圈的輸出信號(hào)發(fā)生變化。 本研究通過(guò)電磁學(xué)、力學(xué)等領(lǐng)域的有關(guān)計(jì)算，構(gòu)建了該種傳感器中彈性波產(chǎn)生、傳播和檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型，采用數(shù)學(xué)方法

2、描述了電磁能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換的過(guò)程、機(jī)械能在傳感器細(xì)長(zhǎng)磁致伸縮線中的傳播過(guò)程以及機(jī)械能向電磁能轉(zhuǎn)換最終形成電信號(hào)的過(guò)程。 論文第二章從磁致伸縮直線位移傳感器的基本工作原理出發(fā)，分析了該種傳感器中所使用的材料Ni-Span—C的磁致伸縮性能和材料特點(diǎn)，探討了磁致伸縮線中磁疇的磁化問(wèn)題。研究中進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，分析了永久磁鐵的空間磁場(chǎng)分布以及永久磁鐵和磁致伸縮線的位置關(guān)系，研究了在不同強(qiáng)度的外磁場(chǎng)作用下，磁致伸縮線的磁疇發(fā)生偏轉(zhuǎn)變化的特點(diǎn)

3、，剖析了磁致伸縮直線位移傳感器系統(tǒng)中的電磁現(xiàn)象和特點(diǎn)。 論文第三章從驅(qū)動(dòng)脈沖電流產(chǎn)生的周向磁場(chǎng)和永久磁鐵磁場(chǎng)的疊加效果之角度，結(jié)合磁疇的偏轉(zhuǎn)特點(diǎn)，研究并解明了磁致伸縮直線位移傳感器中感應(yīng)波的產(chǎn)生機(jī)理。本研究從磁致伸縮線質(zhì)點(diǎn)所受荷載的角度，結(jié)合彈性動(dòng)力學(xué)的理論，解明了磁致伸縮直線位移傳感器中彈性波的產(chǎn)生機(jī)理，分析了扭轉(zhuǎn)波的特點(diǎn)；在實(shí)驗(yàn)研究中驗(yàn)證了驅(qū)動(dòng)脈沖電流產(chǎn)生的彈性波是上升沿激勵(lì)的彈性波和下降沿激勵(lì)的彈性波的合成效果。本研究分析

4、了磁致伸縮線彈性波產(chǎn)生的局部磁場(chǎng)力問(wèn)題，建立了合扭矩?cái)?shù)學(xué)模型。根據(jù)該種傳感器的彈性波傳播機(jī)理，用數(shù)學(xué)方法分析和計(jì)算了彈性波檢測(cè)的換能問(wèn)題。從能量守恒的角度分析了在外磁場(chǎng)影響磁致伸縮線的環(huán)境下彈性波信號(hào)波形出現(xiàn)不同幅值的問(wèn)題。結(jié)合理論模型，分析了不同激勵(lì)方式下的彈性波的相位關(guān)系。建立了磁致伸縮直線位移傳感器驅(qū)動(dòng)脈沖電路設(shè)計(jì)方案，結(jié)合彈性波產(chǎn)生的條件，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了驅(qū)動(dòng)脈沖電流的參數(shù)。 論文第四章基于對(duì)磁致伸縮直線位移傳感器的機(jī)