本文關(guān)鍵詞：磁控形狀記憶合金傳感器優(yōu)化設(shè)計(jì)與模型研究

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【摘要】：磁控形狀記憶合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy,簡(jiǎn)稱MSMA)是近年來出現(xiàn)的一種新型智能材料,具有形變大、響應(yīng)速度快、能量密度高等優(yōu)點(diǎn),在傳感器領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。變形的磁控形狀記憶合金在外力作用下由于內(nèi)部發(fā)生孿晶再取向使材料的磁化強(qiáng)度發(fā)生改變,通常稱這種特性為MSMA逆效應(yīng)。利用逆效應(yīng)可以研制MSMA傳感器。本文基于磁控形狀記憶合金的逆效應(yīng),建立MSMA傳感器模型,通過量子-混沌粒子群算法對(duì)MSMA傳感器模型的系數(shù)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí),并對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先,研究MSMA的變形機(jī)理,建立MSMA傳感器的磁路模型,推導(dǎo)出傳感器感應(yīng)電壓與外部磁場(chǎng)、預(yù)壓力、激振力的幅值和頻率之間的關(guān)系,為參數(shù)辨識(shí)提供了目標(biāo)函數(shù)。其次,根據(jù)MSMA傳感器工作條件,對(duì)MSMA傳感器進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由電磁仿真依次優(yōu)化MSMA傳感器的鐵心結(jié)構(gòu)、永磁體尺寸和勵(lì)磁線圈匝數(shù),并構(gòu)建MSMA傳感器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。最后,利用混沌-量子粒子群算法對(duì)感應(yīng)電壓模型的系數(shù)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí),滿足不同實(shí)驗(yàn)條件下模型的適用性。為了獲得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)波形,采用小波去噪的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)處理。實(shí)驗(yàn)波形與計(jì)算結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了混沌-量子粒子群算法對(duì)MSMA振動(dòng)傳感器模型參數(shù)辨識(shí)的有效性。
【關(guān)鍵詞】：MSMA逆效應(yīng) 傳感器 模型 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 參數(shù)辨識(shí)
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212;TB381
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 磁控形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用現(xiàn)狀分析12-17
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究的目的、意義和研究?jī)?nèi)容17
• 1.4 章節(jié)安排17-19
• 第2章 MSMA逆效應(yīng)機(jī)理與模型19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 材料的變形機(jī)理19-26
• 2.2.1 晶體結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2.2 磁控形狀記憶合金的馬氏體相變20-22
• 2.2.3 磁控形狀記憶合金形狀記憶效應(yīng)機(jī)理22-24
• 2.2.4 MSMA的逆效應(yīng)機(jī)理24-26
• 2.3 MSMA傳感器模型26-30
• 2.3.1 MSMA傳感器力學(xué)特性26-28
• 2.3.2 MSMA傳感器的感應(yīng)電壓模型28-30
• 2.4 小結(jié)30-31
• 第3章 磁控形狀記憶合金傳感器設(shè)計(jì)31-52
• 3.1 MSMA傳感器的工作原理31-32
• 3.2 MSMA傳感器總體方案32-39
• 3.2.1 永磁體特性曲線32-33
• 3.2.2 MSMA傳感器勵(lì)磁方式的選擇33-37
• 3.2.3 總體方案和設(shè)計(jì)指標(biāo)37-39
• 3.3 MSMA傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)39-49
• 3.3.1 MSMA傳感器鐵心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)39-42
• 3.3.2 永磁體優(yōu)化設(shè)計(jì)42-45
• 3.3.3 線圈匝數(shù)的優(yōu)化45-47
• 3.3.4 預(yù)壓力系統(tǒng)設(shè)計(jì)47-49
• 3.4 MSMA傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)49-51
• 3.5 小結(jié)51-52
• 第4章 磁控形狀記憶合金傳感器模型參數(shù)辨識(shí)52-75
• 4.1 MSMA傳感器參數(shù)辨識(shí)算法52-62
• 4.1.1 基本粒子群算法53-55
• 4.1.2 量子粒子群算法55-58
• 4.1.3 混沌優(yōu)化方法58-61
• 4.1.4 量子-混沌粒子群算法描述61-62
• 4.2 參數(shù)辨識(shí)結(jié)果和仿真實(shí)驗(yàn)62-64
• 4.3 MSMA傳感器輸出感應(yīng)電壓的信號(hào)處理64-71
• 4.3.1 頻譜分析64-65
• 4.3.2 帶通濾波器設(shè)計(jì)65-67
• 4.3.3 基于小波分析的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)67-71
• 4.4 實(shí)驗(yàn)研究71-73
• 4.5 小結(jié)73-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果82-83
• 致謝83-84

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