本文關(guān)鍵詞：基于光纖光柵和磁致伸縮材料的GMA內(nèi)部磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)

  更多相關(guān)文章： 磁致伸縮 光纖光柵 Sagnac環(huán) 磁場(chǎng)測(cè)量

【摘要】：在航空航天、深空引力波探測(cè)、超精密加工設(shè)備等領(lǐng)域,隔振減振技術(shù)都具有非常重要的意義,對(duì)其性能指標(biāo)也提出了更高的要求�；诖胖律炜s材料的磁致伸縮微位移執(zhí)行器由于其伸縮系數(shù)大、能量轉(zhuǎn)換效率高、頻率響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),在主動(dòng)隔振領(lǐng)域占有重要的地位。然而,磁致伸縮材料具有典型的磁滯非線性,內(nèi)部存在著復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換以及能量損耗,這導(dǎo)致了執(zhí)行器控制所需磁滯模型的不準(zhǔn)確以及動(dòng)態(tài)輸出的能量衰減,對(duì)執(zhí)行器內(nèi)部信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程進(jìn)行研究成為提升其性能的唯一途徑。本論文的研究目的是,基于已有的磁致伸縮微位移執(zhí)行器,利用磁致伸縮材料的磁敏感性,并引入光纖光柵材料的應(yīng)變敏感性,將二者聯(lián)合搭建磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)磁致伸縮執(zhí)行器內(nèi)部磁場(chǎng)的測(cè)量。論文的主要內(nèi)容包含以下四個(gè)部分:首先,分析光纖光柵及磁致伸縮材料的傳感特性,建立光纖光柵測(cè)量量中心波長(zhǎng)與待測(cè)量溫度和應(yīng)變的理論關(guān)系,磁致伸縮材料的Preisach磁滯模型;其次,對(duì)磁致伸縮棒與光纖光柵之間的應(yīng)變傳遞進(jìn)行理論推導(dǎo)和仿真分析,確定最佳的粘貼方案;基于Sagnac環(huán)對(duì)光纖光柵的返回光波長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè),完成相關(guān)理論仿真及實(shí)驗(yàn)分析;再次,搭建整體磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng),對(duì)原磁致伸縮微位移執(zhí)行器導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)并對(duì)其影響進(jìn)行磁場(chǎng)仿真,采用雙光柵方式進(jìn)行溫度補(bǔ)償以避免執(zhí)行器內(nèi)部溫度變化帶來(lái)的影響,完成整體控制及數(shù)據(jù)處理程序的編寫(xiě);最后,完成整體測(cè)量系統(tǒng)的部分和整體實(shí)驗(yàn)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)中光纖光柵與磁致伸縮棒間應(yīng)變傳遞的效率僅為28.2%,有進(jìn)一步提升的空間;基于Sagnac環(huán)的光波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定性良好,3min波動(dòng)范圍0.1%,測(cè)量波長(zhǎng)分辨力0.72pm;整體磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)在施加溫度補(bǔ)償?shù)那疤嵯?其穩(wěn)定性3min內(nèi)波動(dòng)范圍0.14%,磁場(chǎng)測(cè)量量程為111m T,在全量程內(nèi)的分辨力為0.4m T,在中間區(qū)域小量程內(nèi)的分辨力為0.18m T,其全行程測(cè)量的重復(fù)性為0.47%。該磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了磁致伸縮微位移執(zhí)行器內(nèi)部磁場(chǎng)測(cè)量功能,具有應(yīng)用于執(zhí)行器內(nèi)部信號(hào)研究領(lǐng)域的潛質(zhì)。
【關(guān)鍵詞】：磁致伸縮 光纖光柵 Sagnac環(huán) 磁場(chǎng)測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB535.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 課題背景和研究意義9-11
• 1.2 光纖磁場(chǎng)傳感器的研究現(xiàn)狀11-20
• 1.2.1 法拉第效應(yīng)型光纖磁場(chǎng)傳感器11-12
• 1.2.2 磁流體型光纖磁場(chǎng)傳感器12-13
• 1.2.3 磁致伸縮效應(yīng)型光纖磁場(chǎng)傳感器13-20
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 光纖光柵及磁致伸縮材料傳感特性分析22-37
• 2.1 引言22
• 2.2 光纖布拉格光柵的傳感原理及模型分析22-26
• 2.2.1 光纖光柵傳感原理22-24
• 2.2.2 光纖光柵傳感模型分析24-26
• 2.3 超磁致伸縮材料的傳感原理及磁滯非線性模型26-36
• 2.3.1 超磁致伸縮材料的傳感原理26-27
• 2.3.2 磁致伸縮材料磁滯非線性模型分析27-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第3章 光纖光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)37-55
• 3.1 引言37
• 3.2 表面粘貼式光纖光柵應(yīng)變傳遞研究37-46
• 3.2.1 光纖光柵應(yīng)變傳遞理論模型分析37-42
• 3.2.2 光纖光柵應(yīng)變傳遞仿真分析42-46
• 3.3 光纖光柵反射光波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)46-54
• 3.3.1 Sagnac效應(yīng)46-47
• 3.3.2 插入單段PMF的Sagnac環(huán)濾波器原理分析47-50
• 3.3.3 插入單段PMF的Sagnac環(huán)濾波器仿真分析50-53
• 3.3.4 透射譜插值算法53-54
• 3.4 本章小結(jié)54-55
• 第4章 基于光纖光柵的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)55-60
• 4.1 引言55
• 4.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)55-57
• 4.3 溫度補(bǔ)償方案57-58
• 4.4 控制系統(tǒng)58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第5章 磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與分析60-76
• 5.1 引言60
• 5.2 光纖光柵應(yīng)變測(cè)量實(shí)驗(yàn)60-65
• 5.2.1 光譜儀穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)60-62
• 5.2.2 光纖光柵拉伸極限測(cè)試62-63
• 5.2.3 多次粘貼效果對(duì)比分析63-64
• 5.2.4 光纖光柵粘貼效果64-65
• 5.3 插入單段PMF的SAGNAC環(huán)濾波能力實(shí)驗(yàn)65-70
• 5.3.1 50:50分光比耦合器穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)65-66
• 5.3.2 Sagnac環(huán)測(cè)試實(shí)驗(yàn)66-70
• 5.4 磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析70-75
• 5.4.1 磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的搭建70
• 5.4.2 電流與磁場(chǎng)的關(guān)系曲線70-71
• 5.4.3 磁場(chǎng)測(cè)量穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)71
• 5.4.4 磁場(chǎng)測(cè)量量程實(shí)驗(yàn)71-72
• 5.4.5 磁場(chǎng)測(cè)量分辨力實(shí)驗(yàn)72-73
• 5.4.6 磁場(chǎng)測(cè)量重復(fù)性實(shí)驗(yàn)73-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 致謝82

，

本文編號(hào)：611235