力磁耦合磁彈性波位移傳感器的研究.pdf

1、力磁耦合磁彈性波位移傳感器是根據(jù)力磁耦合產(chǎn)生的磁彈性波在磁致伸縮材料中傳播的延時效應來完成位移檢測的一種非接觸式傳感器。它的優(yōu)點包括精度高、重復性能好、穩(wěn)定可靠、非接觸測量、維護及使用方便、價格低廉和可工作于惡劣環(huán)境等，因而被廣泛地應用于冶金、水利、石油、航空和自動化工業(yè)等領(lǐng)域的各種位移控制系統(tǒng)中，它具有很好的應用價值和前景。
　　本文對傳統(tǒng)的位移傳感器和力磁耦合磁彈性波位移傳感器做了比較分析，介紹了常用位移測量儀器的優(yōu)缺點，闡述

2、了磁致伸縮效應的相關(guān)基本理論，著重分析了磁致伸縮效應和力磁耦合磁彈性波的產(chǎn)生及其檢測方式，并根據(jù)相關(guān)理論，給出了力磁耦合磁彈性波位移傳感器的測量原理及傳感器的整體結(jié)構(gòu)設計。
　　由于鐵鎳合金材料的磁致伸縮系數(shù)大，電磁特性優(yōu)異，通過在磁伸材料兩端施加電流脈沖信號，其產(chǎn)生的環(huán)形磁場與永磁產(chǎn)生的恒磁耦合產(chǎn)生磁彈性波，激勵電流與反射彈性波在檢測線圈中產(chǎn)生兩脈沖信號，其時差與永磁位移成一定的比例關(guān)系。設計了激勵驅(qū)動信號發(fā)生和感應線圈檢測磁彈

3、性波信號調(diào)理電路，將反映位移的兩脈沖信號時差轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制(PWM)信號，從而實現(xiàn)了用時差和模擬電壓反映位移量的兩種輸出形式，其中激勵驅(qū)動信號發(fā)生電路包括矩形波信號產(chǎn)生、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和功率驅(qū)動放大電路;感應線圈檢測磁彈性波信號調(diào)理電路包括信號放大濾波路、電壓滯回比較電路和PWM電路，并通過單片機外圍電路實現(xiàn)待測量的實時顯示。
　　最后，對實驗過程中，影響磁彈性波信號幅值的關(guān)鍵參數(shù)進行分析，即激勵脈沖信號的脈寬和檢測線圈匝數(shù)對磁彈性

4、波幅值的影響，并給出了磁彈性波信號幅值最大時的相關(guān)最優(yōu)參數(shù)。在傳感器性能標定實驗中，對數(shù)字式和模擬式力磁耦合磁彈性波位移傳感器的靜態(tài)性能指標分別進行相關(guān)分析。
　　實驗結(jié)果表明:當激勵信號脈寬為8μs、其功放幅值10.3V和檢測線圈匝數(shù)為1200匝時，感應的磁彈性波信號幅值達至8.2V。模擬式位移傳感器的線性度為0.460％，重復性為0.020％，遲滯性為0.574％，數(shù)字式位移傳感器的線性度為0.669％，重復性為0.637％，