温度对稀土超磁致伸缩换能器输出特性的影响研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leovvex
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着科技的进步,对智能材料的研究及其在各个领域的应用引起越来越多的重视。稀土超磁致伸缩材料是智能材料的一种,由于其具有磁致伸缩应变大、能量密度高、工作频带宽、响应快、可靠性好以及精度高等优异特性,成为制作换能器的理想材料,例如用于无损检测超声换能器、致动器、位移驱动器等。但是,由于超磁致伸缩材料对温度比较敏感,在实际应用中,温度对换能器的输出特性有较大的影响。因此,本文从环境温度和换能器内部产热两个方面,分析其对换能器动态输出特性的影响。主要研究内容和相关结论如下:(1)超磁致伸缩换能器基本特性的分析。利用有限元软件COMSOL Multiphysics建立换能器的模型,依次进行稳态分析、参数扫描分析、瞬态分析。计算结果表明:增大加载电流,换能器的轴向磁场分布均匀度降低,而输出位移先增大,之后达到饱和;增大线圈匝数,磁场均匀度和位移均呈增大趋势,且位移变化最后也趋近于饱和。(2)环境温度对超磁致伸缩换能器输出特性的影响。利用曲线拟合软件1stOpt将不同温度下的磁致伸缩应变曲线,拟合成关于磁场和应变的函数关系,再导入有限元软件,分析环境温度对输出特性的影响。结果表明:在室温20℃条件下,随着加载时间减小,输出位移的首波振幅呈先增后减的趋势,而余振显著增强,换能器的分辨率降低;在相同的加载时间下,随着环境温度升高,换能器输出位移的振幅明显降低,余振和余振差值也呈降低趋势;经过傅立叶转换,可得出换能器的输出频率分布比较均匀,工作频率范围在7.5kHz之内,输出能量大小随温度升高而降低。然后,利用插值函数的方法导入杨氏模量在不同温度下的变化规律,结果表明:随环境温度升高,振幅下降趋势更加显著,余振相对较小且衰减极快,固有频率有所降低。(3)换能器的磁滞损耗、涡流损耗及线圈产热所引起的内部温度场对其动态输出特性的影响。首先,利用热应力模块模拟磁滞损耗、涡流损耗和线圈产热引起的温度变化,发现前两者引起的温度升高较为明显。然后,利用软件中的PDE模块建立磁-机械-温度三场耦合模型,结果表明:若换能器内部温度场恒定,温度越高,其输出位移的振幅越低,且输出波形的平衡位置略有下降;当换能器在瞬态变化的温度场下工作时,随着温度逐渐升高,换能器振动的峰值降低。另外,增大所加载的初始预应力,换能器振动输出波形的峰值相对增大,但增幅减小,且引起的输出误差百分比有所下降。通过本文的研究,得到了环境温度及换能器自身产热对输出特性的影响,相关结论对磁致伸缩换能器的开发及实际应用提供一定理论指导。
其他文献
<正>加强公安信息化建设、推进执法规范化建设、构建和谐警民关系这三项建设是公安机关"三基"工程建设的深化和延伸,对于全面推进基层公安机关正规化建设,提升公安机关工作能
尚德义作为中国当代的著名作曲家,他所创作的音乐作品题材丰富、风格新颖。尚德义先生对于人物题材艺术歌曲的创作是他作品中的一大特色。本文以尚德义艺术歌曲中对四个人物
有源电力滤波器可以补偿负载产生的谐波电流,对国民经济的发展有重要的意义。本文对有源电力滤波器的LCL滤波器设计,控制器参数设计,控制算法和无谐波检测算法进行了研究。建立
集成电路技术的不断发展,对电子封装互连材料和工艺提出了更高的要求。倒装芯片的兴起带来了凸点制作技术的研究,而绿色封装的兴起带来了无铅焊料和导电胶的快速发展。目前凸
论文设计了一种FPGA结构描述方法,解决了FPGA建模问题。FPGA结构描述方法包含逻辑单元信息,互连线信息等10部分。当采用不同的FPGA芯片进行布局布线时,只需要使用结构描述方
低温红外目标源系统是对红外探测器的线性响应度和非均匀性进行标定和校正的关键设备。应用于空间探测红外光学系统中的红外探测器在发射和工作过程中需要经历严酷的空间环境
本论文主要从设计、制备、测试、应用四个方面对Yb掺杂的大模场石英有源光纤进行了研究,采用CDS+MCVD方法制备了六种不同的掺Yb大模场有源光纤,并对其几何参数、吸收性能、激光
数字助听器算法的研究对我国自主研发、生产数字助听器具有重要意义。本文在学习国内外助听器研究成果、临床听力学及语音信号处理技术的基础上提出一套数字助听器滤波算法,希
要实现铜在芯片上微米或亚微米级刻槽中的超等角电沉积填充,采用的酸性硫酸铜镀液电解液中添加剂是必不可少的,其中3-(二乙基氨基)-7-[[4-(二甲基氨基)苯基]偶氮]-5-苯基吩嗪翁
近些年来,无线通讯技术在不断的发展,以满足各行各业的不同需求。随着CMOS工艺技术的高速发展并表现出可以媲美砷化镓工艺的特性使得各个国家的IC设计公司、高校以及研究所等都