一种新型的磁致伸缩力传感器结构简单灵敏度高
栏目:行业动态 发布时间:2019-12-19 04:39

  省部共筑电工装置牢靠性与智能化邦度重心实践室(河北工业大学)、河北省电磁场与电器牢靠性重心实践室的酌量职员李云开、王博文、张冰,正在2019年第17期《电工技巧学报》上撰文(论文题目为“铁镓合金的压磁效应与力传感器的酌量”),基于非线性压磁方程,通过COMSOL有限元仿真平台,理解了片状铁镓合金的压磁效应。仿真酌量了分别偏置磁场和分别应力下铁镓合金动态压磁系数的变革。

  参考悬臂梁性格,诈骗铁镓合金打算并制制了一种新型的磁致伸缩力传感器。遵照电磁学外面和压磁效应,创立了力传感器的测试模子。搭筑磁致伸缩力传感器实践平台,通过实践酌量了偏置磁场和力对输出性格的影响。

  通过仿真和实践结果可知,偏置磁场强度为4.5 kA/m时,压磁系数最大值为17.5 T/GPa。传感器的测力规模为0~4N,正在0~2N内传感器有较高的智慧度。该传感用具有布局简便,智慧度上等长处,可满意对力正确感知的哀求。

  磁致伸缩原料铁镓合金(Galfenol)具有正在低磁场下应变高、滞后小和应力智慧度上等长处。比拟于稀土磁致伸缩原料(Terfenol-D)和压电原料,铁镓合金具有脆性小、抗拉强度上等优异的机器职能,可普遍利用于换能器、传感器和振动能量搜聚器等范畴。诈骗Galfenol的压磁效应可研制磁致伸缩位移传感器、磁致伸缩应变传感器和磁致伸缩压力传感器等。

  压磁系数是指单元应力惹起磁致伸缩原料磁感想强度的变革量,于是压磁系数与磁致伸缩压力传感器的智慧度亲近合联。

  阳昌海等诈骗磁致伸缩非线性本构模子推导了零应力下的压磁系数与偏置磁场的合连,确定了偏置磁场对磁致伸缩/弹性/压电层状复合原料的磁电效应协和振频率的影响秩序。

  周浩渺等基于等效电途法创立了非线性磁电系数模子的本构合连,酌量了正在预应力和偏置磁场功用下磁致伸缩/压电/磁致伸缩层状磁电复合原料的磁电效应。

  有学者通过实践酌量了压应力和拉应力对压磁系数的影响,通过拟合获得压磁系数对应力的变革弧线。

  有学者打算的磁致伸缩压力传感器采用悬臂梁布局,可测试0~6N的动态力,并通过实践获得了传感器的输出性格,确定了偏置磁场为4.8kA/m时,传感器输出峰值到达最大。可睹压磁系数与偏置磁场和应力之间存正在繁杂的非线性合连,是以酌量偏置磁场和应力对压磁效应的影响,对磁致伸缩传感器的打算及布局优化具有紧张旨趣。

  本文基于非线性压磁方程,诈骗COMSOL有限元仿真软件酌量了应力和偏置磁场对压磁效应的影响,理解了压磁系数随应力和偏置磁场的变革秩序,得出小应力下最大压磁系数对应的偏置磁场。参考悬臂梁布局特性,利用铁镓合金打算制制了一种新型的力传感器,用于机器手对抓取力的衡量。联结非线性本构模子和JA模子,推导了传感器测试力的输出模子。搭筑了磁致伸缩力传感器的实践平台,验证了应力和偏置磁场对压磁系数的影响,同时验证了传感器输出模子的有用性。

  基于非线性压磁方程,采用COMSOL有限元仿真软件对片状铁镓合金悬臂梁实行筑模,酌量了偏置磁场和应力对压磁系数的影响秩序。打算制制了一种新型力传感器,利用电磁学外面、压磁效应,创立了传感器测试力的输出电压模子。估量结果与实践结果基础类似,评释创立的模子可描写力传感器的输出性格。

  由仿真和实践结果可知,偏置磁场强度为4.5 kA/m时,压磁系数到达最大值17.5 T/GPa。传感器的测力规模为0~4N,正在0~2N规模力具有较高测试智慧度,正在2~4N规模力的测试智慧度略微低。该传感用具有布局简便、智慧度上等长处,可满意对力正确感知的哀求。返回搜狐,查看更众

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