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磁流变液响应时间检测方法及装置研究 被引量:1

Study on methodology and instrumentation of measurement of response time of magnetorheological fluids
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摘要 磁流变液的响应时间是一个关键指标,关系到磁流变智能执行器的实时可控性能。然而,MRF的动态响应面临从电流、磁场强度及剪切应力等多参数耦合中解耦的难题。本文提出基于偏置正弦激励电流的相位检测法,通过施加偏置正弦电流激励正弦磁通密度,由扭矩与磁场相位差获得MRF响应时间,无需面临阶跃响应中的复杂解耦问题。此外,本文通过关键机械参数设计,突破商用流变仪的剪切率限制,实现了最高3000 s^(-1)下的响应时间测量。基于此,本文设计和制作了一套MRF响应时间检测装置,分析了装配偏心和磁场探针位置引起的误差;测得多种样品在1~3 A振幅电流下的响应时间为23~140 ms,并发现响应时间随MRF浓度增大而先减小再延长,且与外部磁场强度呈负相关。 The response time of magnetorheological fluid(MRF)is a critical parameter that relates to the real-time controllability of magnetorheological smart actuators.However,the dynamic response of MRF involves a complex coupling from the circuit to the mechanical system,which requires addressing the challenge of decoupling from multiple parameters such as current,magnetic field strength,and shear stress.This article proposes a phase difference method based on the biased sine excitation current.By applying the biased sine current to excite sinusoidal magnetic flux density,the response time of MRF is obtained from the phase difference between the torque and the magnetic field,without facing the complex decoupling encountered in step response.In addition,this article breaks through the shear rate limitation of the general commercial rheometers through the design of the key mechanical parameters.It achieves MRF response time measurements at shear rates up to 3000 s^(-1).Based on this,this article designs and fabricates an MRF response time measurement device,and analyzes errors caused by eccentric assembly and magnetic field probe positioning.It is found that the response time of various samples is 23~140 ms under 1~3 A amplitude currents.In addition,the response time is first accelerated and then prolonged with the increase of sample concentration,which is negatively correlated with the external magnetic field strength.
作者 李佩 卢川 尹剑飞 周威 谢磊 Li Pei;Lu Chuan;Yin Jianfei;Zhou Wei;Xie Lei(Key Laboratory of Optoelectronic Technology and Systems(Ministry of Education of China),Chongqing University,Chongqing 400044,China;Key Laboratory of Nuclear Reactor System Design Technology,Nuclear Power Institute of China,Chengdu 610213,China;Laboratory of Science and Technology on Integrated Logistics Support,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China)
出处 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期290-299,共10页 Chinese Journal of Scientific Instrument
基金 重庆市自然科学基金(CSTB2023NSCQ-MSX0459) 国家重点实验室基金(KFKT-05-FW-HT-20220008) 国家自然科学基金(11991032&11702040)项目资助
关键词 磁流变液 响应时间 检测方法 正弦电流 相位差 magnetorheological fluid response time detection method sinusoidal current phase difference
作者简介 李佩,2015年于华北电力大学获得学士学位,2019年于重庆大学获得硕士学位。现为重庆大学博士研究生,主要研究方向为智能材料与柔性压力传感器。E-mail:Alixiaopei@cqu.edu.cn;通信作者:谢磊,2010年于重庆大学获得学士学位,2013年至2015年在美国马里兰大学航空航天工程系担任客座博士生,2016年于重庆大学获博士学位,现为重庆大学光电工程学院副教授。主要研究方向为智能材料和结构、柔性电子。E-mail:lxie@cqu.edu.cn
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