Fe-Ga材料磁致伸缩位移传感器的设计与制作

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:howard2000_0
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随着工业技术的发展,传统的浮子式、电阻式、电容式等位移传感器已经不能满足位移测量的要求。现代工业对位移的检测提出了更高的要求。既要满足高精度、大量程的需求,又要同时实现多参数的测量。磁致伸缩位移传感器因其拥有应用范围广、精确度高、无需接触、可测量范围大、可靠性高和恶劣环境下抗干扰性强等特点,所以它被普遍运用在现代工业位移检测的领域。因此,磁致伸缩位移传感器的研究具有非常重要的意义。本文首先介绍了磁致伸缩位移传感器的研究背景及意义,国内外发展历史、现状及其未来的发展前景。同时将其与现代工业上常用的位移传感器进行比较,从而说明了该新型位移传感器的特点。然后,基于磁致伸缩效应及电磁感应定律,介绍了磁致伸缩位移传感器的原理,再结合材料力学以及弹性力学中的相关理论,推导出了在螺旋磁场作用下该位移传感器的输出电压模型。依据磁致伸缩位移传感器的工作原理,对该传感器进行了结构设计,确定了传感器的波导丝材料、回波拾取线圈参数、脉冲电流参数、移动磁铁的参数等。其次,利用有限元仿真软件对传感器的轴向磁场和周向磁场进行有限元仿真,并对移动磁铁进行优化设计,确定了移动磁铁的优化参数,从而使波导丝内的磁场达到最优。最后,在结构设计的基础上,制作磁致伸缩位移传感器的样机,对制作的样机进行线性度、重复性、迟滞性等静态实验,结果表明样机能够达到预期的目标。本文所做的工作,为设计高性能的磁致伸缩位移传感器提供了理论参考,并为今后的研究工作提供了条件与指导。
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