为提高磁致伸缩位移传感器的测试量程,需要对传感器的输出特性进行研究,以期获得更大的检测信号。针对应力波在传播过程中的衰减直接影响检测信号幅值的问题,从声压强度与声波峰值的关系出发建立了含有传播距离的输出电压模型,确定了输出电压随传播距离呈指数衰减的规律。为了测试输出电压随传播距离变化的关系,提出通过应力波来回多次反射来得到衰减后的电压幅值的方法,去掉波导丝两端阻尼,永磁体和检测线圈的位置不变,可以避免波导丝的不均匀性对输出电压的影响以及较长波导丝所需激励电压过高的问题。搭建了传感器输出信号衰减测试平台,对线径为0.5 mm,应力波衰减系数为0.132 3 Np·m^（-1）的Fe-Ga丝进行测试,基于所提实验方法,测得应力波传播距离为0.312~4.266 m时,偏置磁场分别为7.5和10 k A/m对应的输出电压的变化范围分别为138~79.6 m V和172~99.5 m V。从实验上验证了输出模型的准确性,应用此模型可以对传感器的输出电压值和量程进行预测。
基于Jiles-Atherton模型、魏德曼效应和压磁效应建立了考虑磁滞影响下磁致伸缩位移传感器的输出电压模型,计算结果与实验结果基本吻合,表明所建立的输出电压模型的正确性.对传统Fe-Ga磁致伸缩位移传感器的结构进行了改进,消除了由磁致伸缩材料的磁滞效应带来的位移迟滞,降低了剩磁和驱动脉冲电流对输出电压的影响,使电压信号的信噪比由14.7 d B提高至27.6 d B.制作了Fe-Ga磁致伸缩位移传感器样机,通过实验验证了新结构能改善传感器的线性度、重复性、迟滞性和精度.基于新的传感器结构,此研究可为磁致伸缩位移传感器的优化、生产提供理论依据和实验基础.
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