廣告
廣告
扭轉力作用下Fe-Ga磁致伸縮位移傳感器的輸出特性
您的位置 資訊中心 > 產業新聞 > 正文

扭轉力作用下Fe-Ga磁致伸縮位移傳感器的輸出特性

2020-04-29 16:49:15 來源:電氣新科技 點擊:1057

【大比特導讀】研究還表明:在同一磁場下,正向扭轉應力導致的電壓降小于反向扭轉應力導致的電壓降,提高偏置磁場或激勵磁場可以從一定程度上抵消扭轉應力對電壓的影響。研究可為設計大量程高精度的位移傳感器提供理論依據與指導。

針對扭轉力作用下波導絲發生磁化狀態的改變進而影響傳感器的輸出特性這一問題,基于材料力學求解扭轉應力,并從磁疇角度分析扭轉力對魏德曼效應的影響,結合Fe-Ga合金的非線性本構模型和磁致伸縮逆效應等建立磁致伸縮位移傳感器的輸出電壓模型,計算不同螺旋磁場和扭轉力下的輸出電壓。搭建預加扭轉應力下輸出電壓的測試平臺,從理論和實驗上確定輸出電壓隨扭轉應力的增大呈非線性減小的變化規律。

傳感器

研究還表明:在同一磁場下,正向扭轉應力導致的電壓降小于反向扭轉應力導致的電壓降,提高偏置磁場或激勵磁場可以從一定程度上抵消扭轉應力對電壓的影響。研究可為設計大量程高精度的位移傳感器提供理論依據與指導。

鐵鎵合金在低磁場下能夠產生較大的磁致伸縮應變,同時具有應力靈敏度高、抗拉能力強、材料成本較低和易于制備等優點,因此廣泛應用于傳感器、換能器、制動器、汽車、機器人等領域。

在精密位移測量方面,基于魏德曼效應和磁致伸縮逆效應的Fe-Ga磁致伸縮位移傳感器,以其測量精度高、可靠性高、使用壽命長等優點,廣泛應用于機床位移控制、液面高度和界面測量等領域。特別是由于磁鐵和傳感器無需直接接觸,該種傳感器在易燃易爆、腐蝕、輻射等惡劣環境下有著不可替代的應用價值。

磁致伸縮位移傳感器以線圈為檢測裝置,其輸出量為電壓信號,對電壓信號進行分析處理從而獲得應力波的傳播時間,由于應力波的傳播速度一定,檢測位移通過應力波的波速乘以應力波的傳播時間即可求得。

有學者對磁致伸縮位移傳感器的精度進行了分析,發現輸出電壓的峰值越大,根據閾值法或峰值法確定的應力波傳播時間越精確,傳感器的測量精度越高。為研制更符合測量需求的磁致伸縮位移傳感器,有必要對磁致伸縮位移傳感器的輸出特性進行深入的研究。

已有一些文獻對磁致伸縮位移傳感器的輸出特性進行研究,有學者采用波導絲所受的扭矩描述波導絲的角應變,根據磁機械耦合原理得到磁感應強度的表達式,進而建立起激勵磁場、偏置磁場和材料特性與輸出電壓的關系。

有學者發現波導絲的磁致伸縮是影響魏德曼效應的重要因素。有學者基于魏德曼效應得到了含有磁致伸縮系數的輸出電壓模型,建立起磁致伸縮與輸出電壓的函數關系。有學者提出磁致伸縮導波位置傳感器的電磁感應信號來源于磁疇的自由旋轉和應力波的偏心運動。

隨后,有學者對應力波在波導絲中的衰減特性進行了研究,提出衰減系數測試方法,并討論了波導絲的線徑、應力波的頻率等對衰減系數的影響。有學者考慮應力波衰減特性,建立了傳感器輸出電壓隨應力波傳播距離變化的數學模型,并通過實驗驗證了該模型,結果表明輸出電壓隨傳播距離的增大呈指數衰減。

以上研究均未涉及外加應力對傳感器輸出特性的影響,實際上,應力可以使磁性材料產生應變,從而改變傳感器的輸出特性。有學者根據位移傳感器的輸出電壓與螺旋磁場的函數關系,進一步通過分析有效場、應力場和磁化強度的關系,得到應力和磁場共同作用下的輸出電壓模型。但該模型只適用于分析軸向應力對輸出電壓的影響,對于在波導絲安裝過程中極容易受到的扭轉力問題并不適用,扭轉應力對輸出電壓的影響尚未可知。

本文基于材料力學對波導絲所受扭轉應力進行分析和計算,并從磁疇角度研究了扭轉力對魏德曼效應的影響,結合Fe-Ga合金的非線性本構模型和磁致伸縮逆效應等推導了磁致伸縮位移傳感器的輸出電壓模型。搭建預加扭轉力下Fe-Ga磁致伸縮位移傳感器的輸出電壓測試平臺,通過模型計算和實驗驗證,得到了扭轉應力對傳感器輸出特性的影響規律。該模型可用于預測傳感器的輸出電壓,并為傳感器的設計優化提供指導。

結論

考慮絲狀Fe-Ga合金在磁致伸縮位移傳感器的安裝過程中極易受到預加扭轉力的作用,在扭轉力和螺旋磁場共同作用下波導絲的磁化狀態發生改變,對輸出電壓產生影響。為了確定預加扭轉力對傳感器輸出信號的影響,建立了傳感器輸出電壓在預加扭轉應力作用下的輸出電壓模型,確定了輸出電壓隨扭轉應力的增大呈非線性減小的變化規律,發展了磁致伸縮位移傳感器的理論。設計了預加扭轉應力下輸出電壓的測試實驗,從實驗和理論上驗證了輸出電壓模型的準確性,表明該模型可以描述傳感器在扭轉應力下的輸出電壓特性。

研究表明:同一螺旋磁場下,正向扭轉應力導致的電壓降小于反向扭轉應力導致的電壓降;同一扭轉應力下,偏置磁場增大或者激勵磁場增大都會使傳感器輸出電壓升高。研究結果可為磁致伸縮位移傳感器的優化設計提供理論指導。

聲明:轉載此文是出于傳遞更多信息之目的。若有來源標注錯誤或侵犯了您的合法權益,請與我們聯系,我們將及時更正、刪除,謝謝。

分享到:
閱讀延展
位移傳感器 傳感器
  • aTiny激光位移傳感器助力鋼材行業表面缺陷檢測

    aTiny激光位移傳感器助力鋼材行業表面缺陷檢測

    當銅板表面有瑕疵時,瑕疵處的光線反射線路改變,傳感器能捕捉到這一現象,并把圖像傳送到PC機上,PC機根據圖像處理軟件把圖像進行處理,且是實時的。

  • SSZN深視智能發布SG系列新品激光位移傳感器,助力中國智造

    SSZN深視智能發布SG系列新品激光位移傳感器,助力中國智造

    SG系列激光位移傳感器采用三角測量原理,通過CMOS的重新設計,使得像素寬度、像素數以及感光性能翻倍,讓最佳光點形狀實現了無與倫比的精確度,對粗糙物體、精細物體、透明鏡面物體分別可以采取寬光點型、聚焦光點型、鏡面反射型進行針對性的高精度測量。

  • 溫濕度傳感器在文物保護智能監測中的應用

    溫濕度傳感器在文物保護智能監測中的應用

    傳感器的使用還可以更好地保護文物安全。在一些文博歷史珍藏珍品的庫房內,雕塑、青銅器類的文物一般安裝了壓力傳感器;掛畫類則安裝了拉力和位移傳感器。此外,對于庫房的墻,可以使用振動傳感器,以防止盜賊通過挖掘進行偷竊。

  • 三招教你如何選擇激光位移傳感器

    三招教你如何選擇激光位移傳感器

    激光測量原理是一種非接觸式測量原理。這種類型的傳感器特別適合測量快速的位移變化,且無需在被測物體上施加外力。而非接觸測量對于被測表面不允許接觸的情況,或者需要傳感器有超長壽命的應用領用意義重大。

  • 什么是激光位移傳感器?

    什么是激光位移傳感器?

    回波分析法則是通過激光發射器每秒發射一百萬個激光脈沖到檢測物并返回至接收器,處理器計算激光脈沖遇到檢測物并返回至接收器所需的時間,以此計算出距離值,該輸出值是將上千次的測量結果進行的平均輸出,即所謂的脈沖時間法測量的。

  • 什么是角度位移傳感器,它有哪些分類?

    什么是角度位移傳感器,它有哪些分類?

    印刷等方法涂覆在陶瓷基體上,經烘干、高溫燒結而成的電阻膜作為電阻體。優點:總電阻值范圍寬廣,且有很高的分辨力和良好的穩定性,噪聲小,頻率響應非常好,遠遠超過100MHz。電阻溫度系數較小,電阻元件表面堅硬而耐磨,工作壽命長。

  • 思特威科技發布首款針對物聯網應用的CMOS圖像傳感器產品

    思特威科技發布首款針對物聯網應用的CMOS圖像傳感器產品

    技術領先的CMOS圖像傳感器供應商思特威(上海)電子科技有限公司(SmartSens)近日正式發布首款針對物聯網應用的CMOS圖像傳感器(CIS)產品——SC210IoT。

  • 智能制造趨勢下,傳感器市場未來可期

    智能制造趨勢下,傳感器市場未來可期

    當前,傳感器正在經歷單一材料到復合材料、簡單結構到系統結構的過程,而原有的物理量感應功能也在進行智能化轉化。

  • 氣體傳感器在不同環境的具體應用

    氣體傳感器在不同環境的具體應用

    在臭氧應用中,一定濃度的臭氧是保證消毒效果、節約能源和防止污染的重要參數,但如果環境中的臭氧濃度過高就會對人體產生危害。臭氧傳感器采用電化學技術進行O3濃度測量,反應迅速靈敏,可以可靠的檢測出臭氧濃度。

  • 科學家利用蛋白質納米線制作出高靈敏化學傳感器

    科學家利用蛋白質納米線制作出高靈敏化學傳感器

    史密斯(Smith)在他的博士學位期間進行了18個月的實驗,從他的導師洛夫利(Lovley)的早期研究中可以知道,蛋白質納米線的電導率隨蛋白質納米線周圍溶液的pH值(酸或堿水平)而變化,這促使研究人員測試了他們對生物傳感的分子結合具有高度反應性的想法。

  • 機械杠桿秤中的稱重傳感器在電子化衡器改造中的演變與應用

    機械杠桿秤中的稱重傳感器在電子化衡器改造中的演變與應用

    (1)只要購置一只150kg~30Okg的稱重傳感器、一臺數顯智能稱重儀表和加工上下兩根簡單的拉桿,就能實現全電子衡器所具有的基本的稱重功能:自動記錄、快速稱量。適合多數企業的經濟承受能力。

  • 什么是物聯網,什么是區塊鏈,什么是大數據?

    什么是物聯網,什么是區塊鏈,什么是大數據?

    簡答的說物聯網就是物物相連的網絡,把所有的物品通過信息傳感設備與互聯網連接起來,進行信息交換,以實現智能化識別和管理。物聯網應用中有三項關鍵技術:傳感器技術、RFID標簽、嵌入式技術。物聯網的應用十分廣泛,涵蓋了交通、醫療、公共安全、裝備制造、智能家居等等。

微信

第一時間獲取電子制造行業新鮮資訊和深度商業分析,請在微信公眾賬號中搜索“大比特商務網”或者“big-bit”,或用手機掃描左方二維碼,即可獲得大比特每日精華內容推送和最優搜索體驗,并參與活動!

發表評論

  • 最新評論
  • 廣告
  • 廣告
  • 廣告
廣告
Copyright Big-Bit ? 2019-2029 All Right Reserved 大比特資訊公司 版權所有       未經本網站書面特別授權,請勿轉載或建立影像,違者依法追究相關法律責任  
意甲新赛季赛程