本文關鍵詞：基于阻抗法的共振型磁彈性傳感器阻抗—頻率響應應用模型研究

  更多相關文章： 磁彈性傳感器 阻抗-頻率響應應用模型 實驗研究 軟件優(yōu)化

【摘要】：磁彈性傳感器是一種基于新型超磁致伸縮材料的諧振傳感器,其信號的激發(fā)和傳遞都是通過磁場耦合進行的。它具有無線、無源、體積小、靈敏度高等特點,因而在無損檢測、生物在體檢測等領域具有非常廣闊的應用前景。目前針對磁彈性傳感器的檢測理論研究日益增多,但這些研究大多集中于傳感器的振動特性及具體應用特性的分析,較少考慮材料的磁化狀態(tài)、尺寸等自身因素對傳感器響應的影響,而實際應用中這些因素對傳感器響應的影響較大。鑒于此,本文提出基于阻抗法的磁彈性傳感器應用模型,旨在基于現(xiàn)有的理論基礎上通過分析傳感器自身因素對傳感器響應的影響來更好的指導傳感器的設計和實際應用。首先通過分析外磁場對磁彈性傳感器的作用推導出傳感器的應變和狀態(tài)方程;然后根據傳感器振動特性推導出傳感器的阻抗響應;最后通過阻抗響應的等效電路分析傳感器的響應特性參數(shù);從而最終初步建立了一個包含偏置磁場、交流激勵磁場等實際控制因素和傳感器尺寸等本征特征在內的阻抗-頻率響應應用模型。為了檢驗模型的正確性,從偏置磁場、交流激勵磁場、尺寸、質量負載四個方面對傳感器展開了實驗研究,實驗結果與模型基本吻合,并且從模型和實驗結果可知,實際應用中可以通過設置偏置磁場來提高傳感器的響應、能量轉換率和質量敏感度;可以通過設置交流激勵磁場來降低傳感器的磁滯失真并提高響應,并且可以通過合理提高傳感器的長度和寬度來提高傳感器的響應,等等。這些充分說明了模型的實用性,可通過模型指導磁彈性傳感器的設計和實際應用,并初步分析和解決應用中所遇到的問題。最后根據模型和實驗研究結果對課題組現(xiàn)有的磁彈性系統(tǒng)軟件進行了優(yōu)化,在原有功能的基礎上增加了最佳偏置磁場自動測定、傳感器阻抗響應參數(shù)計算等功能,簡化了磁彈性檢測設置操作步驟,使磁彈性檢測平臺更加自動化、智能化,方便實驗和進一步應用研究的開展。
【關鍵詞】：磁彈性傳感器 阻抗-頻率響應應用模型 實驗研究 軟件優(yōu)化
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 項目研究背景9-13
• 1.1.1 磁致伸縮效應及物理機制9-12
• 1.1.2 磁致伸縮材料及磁彈性傳感器12-13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3 課題研究意義、目的與主要內容17-19
• 1.3.1 課題研究意義17
• 1.3.2 課題研究目的17
• 1.3.3 本文主要內容17-19
• 2 基于阻抗法的磁彈性傳感器應用模型19-37
• 2.1 磁彈性傳感器的應變分析19-22
• 2.1.1 偏置磁場和交流激勵磁場作用下的磁致伸縮應變19-20
• 2.1.2 磁彈性傳感器應變與△E效應20-22
• 2.2 磁-機耦合系數(shù)與狀態(tài)方程22-23
• 2.2.1 磁-機耦合系數(shù)22-23
• 2.2.2 狀態(tài)方程23
• 2.3 磁彈性傳感器共振特性分析23-27
• 2.3.1 振動方程23-26
• 2.3.2 邊界條件26-27
• 2.4 螺線管線圈阻抗分析及等效電路27-31
• 2.4.1 螺線管線圈阻抗28-30
• 2.4.2 等效電路30-31
• 2.5 傳感器阻抗響應特征參數(shù)31-34
• 2.5.1 共振頻率和反共振頻率32-33
• 2.5.2 共振峰值33
• 2.5.3 質量因數(shù)33-34
• 2.6 磁彈性質量傳感器34-35
• 2.7 本章小結35-37
• 3 模型的實驗研究37-53
• 3.1 實驗平臺與傳感器芯片37-41
• 3.1.1 實驗平臺37-40
• 3.1.2 磁彈性傳感器芯片40-41
• 3.2 偏置磁場對傳感器阻抗響應的影響41-43
• 3.2.1 實驗方法41-42
• 3.2.2 結果與討論42-43
• 3.3 交流激勵對傳感器阻抗響應的影響43-45
• 3.3.1 實驗方法44
• 3.3.2 結果與討論44-45
• 3.4 長度對傳感器阻抗響應的影響45-47
• 3.4.1 實驗方法45-46
• 3.4.2 結果與討論46-47
• 3.5 寬度對傳感器阻抗響應的影響47-49
• 3.5.1 實驗方法47-48
• 3.5.2 結果與討論48-49
• 3.6 質量負載實驗49-51
• 3.6.1 實驗準備49
• 3.6.2 實驗方法49-50
• 3.6.3 結果與討論50-51
• 3.7 本章小結51-53
• 4 基于應用模型的軟件優(yōu)化53-67
• 4.1 優(yōu)化設計53-56
• 4.1.1 現(xiàn)有平臺問題分析53-54
• 4.1.2 優(yōu)化設計54-56
• 4.2 優(yōu)化實現(xiàn)56-64
• 4.2.1 軟件開發(fā)技術56
• 4.2.2 數(shù)據庫設計56-61
• 4.2.3 最佳偏置磁場自動識別61-63
• 4.2.4 參數(shù)計算63-64
• 4.3 功能展示64-66
• 4.4 本章小結66-67
• 5 總結與展望67-69
• 5.1 本文總結67-68
• 5.2 對進一步工作的展望68-69
• 致謝69-71
• 參考文獻71-75
• 附錄75
• A 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文75
• B 作者在攻讀碩士學位期間參加的項目75

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本文編號：1091384