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GMM换能器的设计优化 被引量:4
1
作者 孟爱华 项占琴 吕福在 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期771-776,共6页
以超磁致伸缩材料(GMM)Terfenol--D为主动材料的换能器的性能可以通过改善驱动线圈和GMM的形状,选择合适的材料进行优化。对于尺寸有限制的微型换能器,本文用matlab分析了磁场与线圈内径和漆包线线径之间的关系,提出了提高线圈的磁场生... 以超磁致伸缩材料(GMM)Terfenol--D为主动材料的换能器的性能可以通过改善驱动线圈和GMM的形状,选择合适的材料进行优化。对于尺寸有限制的微型换能器,本文用matlab分析了磁场与线圈内径和漆包线线径之间的关系,提出了提高线圈的磁场生成能力的方法;仿真了能量转换效率与GMM棒的外径和它的内外径比值之间的关系,提出了提高线圈能量转换效率的措施;分析了如何提高GMM的有效磁通量、减小涡流损耗的方法。用ANSYS软件对三种换能器的材料组合进行磁通量分布的有限元仿真,确定了换能器材料选择的规律。多个换能器的对比实验验证了此优化设计方法的正确性。 展开更多
关键词 gmm 换能器 优化 TERFENOL-D
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基于GMM的高速点阵式喷头研究 被引量:3
2
作者 徐爱群 项占琴 +1 位作者 陈子辰 吕福在 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期537-541,共5页
通过研究分析利用超磁致伸缩材料制造高速喷头的工作机理及实现方案,建立了涂料流动的动力学方程,并以此确定阀体和液压管路的有关参数。论述了喷印字符大小的影响因素及连续可调的方法,为高速点阵式喷头的设计制造提供了理论基础。试... 通过研究分析利用超磁致伸缩材料制造高速喷头的工作机理及实现方案,建立了涂料流动的动力学方程,并以此确定阀体和液压管路的有关参数。论述了喷印字符大小的影响因素及连续可调的方法,为高速点阵式喷头的设计制造提供了理论基础。试验表明,利用超磁致伸缩材料制造喷头的高速阀,结构简单,位移量大,响应快,能满足钢管在线标识的要求。 展开更多
关键词 超磁致伸缩材料(gmm) 高速喷头 点阵 钢管标识
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多点驱动调控的低频宽带弯曲板换能器
3
作者 王秋木 莫喜平 +2 位作者 刘永平 杨荣耀 王厚琦 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第8期1644-1649,共6页
针对稀土超磁致伸缩材料在低频领域的应用局限于弯张换能器的问题,本文提出一种可由稀土材料驱动的弯曲板换能器。通过在两短边固定的矩形薄板一侧铺设纵振动稀土棒材,驱动矩形薄板进行弯曲振动。利用有限元方法仿真分析,调整弯曲板多... 针对稀土超磁致伸缩材料在低频领域的应用局限于弯张换能器的问题,本文提出一种可由稀土材料驱动的弯曲板换能器。通过在两短边固定的矩形薄板一侧铺设纵振动稀土棒材,驱动矩形薄板进行弯曲振动。利用有限元方法仿真分析,调整弯曲板多组驱动的幅度及相位等,高效激励矩形薄板的一阶弯曲振动,提高辐射能力。换能器样机尺寸:791 mm×227 mm×121 mm(长×宽×高),一阶谐振频率130 Hz,对应发送电流响应级153 dB;二阶谐振峰450 Hz,对应发送电流响应级161.4 dB。本研究结果进一步拓展了稀土超磁致伸缩材料在低频领域的应用。 展开更多
关键词 弯曲板 多点驱动 稀土超磁致伸缩材料 幅相控制 弯曲振动 低频 宽带 纵振棒
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基于线圈阻抗动态测量的GMM自传感模型
4
作者 张雷 邬义杰 +2 位作者 李佳琪 王彬 刘孝亮 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1726-1731,共6页
为了提高超磁致伸缩微位移变形控制的精度与实时性,针对一般超磁致伸缩微位移控制中存在的迟滞非线性问题,提出将超磁致伸缩材料(GMM)的磁感应强度作为反馈量构成闭环控制系统的方法.通过谐振电路测量探测线圈动态阻抗的方式,使得探测... 为了提高超磁致伸缩微位移变形控制的精度与实时性,针对一般超磁致伸缩微位移控制中存在的迟滞非线性问题,提出将超磁致伸缩材料(GMM)的磁感应强度作为反馈量构成闭环控制系统的方法.通过谐振电路测量探测线圈动态阻抗的方式,使得探测线圈阻抗的变化反映GMM内部变化的磁导率,从而计算获得GMM的磁感应强度.实验结果表明,当交变电流或直流电流通入励磁线圈时,通过谐振电路测量探测线圈动态阻抗获得GMM的磁感应强度,其平方值与GMM微位移变形始终保持良好的线性关系. 展开更多
关键词 超磁致伸缩材料(gmm) 动态阻抗 谐振 变磁导率 磁感应强度
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GMM高速开关阀用液压放大器建模与实验 被引量:4
5
作者 罗樟 朱玉川 高强 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第2期265-268,274,共5页
针对超磁致伸缩直驱式高速开关阀阀芯位移小的问题,设计了一种活塞-薄片式的液压放大器,利用"钱氏法"和"S.Way解"建立了薄片大挠度变形模型;考虑油液有效体积弹性模量的影响,建立了液压放大器位移的输入-输出模型... 针对超磁致伸缩直驱式高速开关阀阀芯位移小的问题,设计了一种活塞-薄片式的液压放大器,利用"钱氏法"和"S.Way解"建立了薄片大挠度变形模型;考虑油液有效体积弹性模量的影响,建立了液压放大器位移的输入-输出模型。仿真与实验结果表明,当液压放大器输入位移为0~51.1μm时,输出位移为0~470μm,放大倍数大于9倍,频响在150 Hz左右。 展开更多
关键词 液压放大 大挠度 有效体积弹性模量 超磁致伸缩材料(gmm) 高速开关阀
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GMM旋转超声加工系统的部分耦合式非接触电能传输设计与补偿 被引量:4
6
作者 范沛 冯平法 +2 位作者 张建富 蔡万宠 马原 《航空制造技术》 2019年第5期88-95,101,共9页
非接触电能传输是旋转超声加工系统的重要组成部分。对于传统的完全耦合式非接触电能传输系统,完整的原边磁芯与自动换刀系统结构上的干涉影响了超声刀柄的自动换刀。建立了部分耦合式非接触电能传输模型,依据模型设计出电能传输的原、... 非接触电能传输是旋转超声加工系统的重要组成部分。对于传统的完全耦合式非接触电能传输系统,完整的原边磁芯与自动换刀系统结构上的干涉影响了超声刀柄的自动换刀。建立了部分耦合式非接触电能传输模型,依据模型设计出电能传输的原、副边结构和线圈参数,并对其进行了电学仿真。为提升电能传输的效率,对部分耦合式非接触电能传输的电学补偿进行了研究。针对一种使用超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)的旋转超声加工系统,结合其电学特性设计出电路补偿网络,试验验证了部分耦合式电能传输及其补偿的有效性。研究表明,由于结构问题造成原、副边线圈间的漏磁较多,部分耦合式的电能传输效率和系统输出振幅均稍小于全耦合式的电能传输方式,但是通过合理的电学补偿方式完全可以满足超声加工的要求。对于GMM旋转超声加工系统,采用单边串联补偿方式能够在简化系统设计的同时,保证较高的电能传输能力。 展开更多
关键词 非接触电能传输 部分耦合 旋转超声加工 电路补偿 超磁致伸缩材料(gmm)
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超磁致伸缩旋转超声加工系统研究进展 被引量:2
7
作者 张宇 兰天 +4 位作者 张翔宇 冯峰 张建富 冯平法 王健健 《电加工与模具》 北大核心 2024年第4期1-9,39,共10页
旋转超声加工是集传统旋转机加工方式和超声振动于一体的新型特种加工方法,在加工硬脆材料时具有切削力小、切削效率高、工件表面质量高、刀具寿命增长等优势。超磁致伸缩旋转超声加工系统具有相同功率条件下伸缩系数大、能量密度高等优... 旋转超声加工是集传统旋转机加工方式和超声振动于一体的新型特种加工方法,在加工硬脆材料时具有切削力小、切削效率高、工件表面质量高、刀具寿命增长等优势。超磁致伸缩旋转超声加工系统具有相同功率条件下伸缩系数大、能量密度高等优点,在大功率、大振幅研究方面的前景广阔,是目前广受关注的一种新型旋转超声系统。因此,总结了超磁致伸缩旋转超声加工系统的核心功能部件和关键设计技术,综述了当下的超磁致伸缩旋转超声加工系统振幅控制研究现状,并展望其未来发展趋势。 展开更多
关键词 旋转超声加工 超磁致伸缩材料 电学补偿 频率跟踪技术 振幅稳定性
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回波主动抑制的次级水声发射单元设计与优化 被引量:1
8
作者 王文杰 杨龙 赵旭 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1472-1481,共10页
水下航行器的传统涂覆层主要依赖于材料更新及结构优化,难以应对低频主动声波探测。基于超磁致伸缩材料设计一款轻质、薄型、耐高压的低频宽带水声发射单元,着重分析核心部件的设计优化过程,并由PSV-400激光测振仪验证有限元仿真结果。... 水下航行器的传统涂覆层主要依赖于材料更新及结构优化,难以应对低频主动声波探测。基于超磁致伸缩材料设计一款轻质、薄型、耐高压的低频宽带水声发射单元,着重分析核心部件的设计优化过程,并由PSV-400激光测振仪验证有限元仿真结果。对辐射面板固定方式的模态进行分析,确定主动发射单元的最优边界约束条件。与原始构型的发射单元性能进行对比发现:在水声发射保持良好指向性的前提下,基于有限元分析2000 Hz以下的最高共振频率降低超过10%;基于声振耦合分析主动发射单元在低频范围内辐射声源级最大为147.48 dB,提高4.65%;发射单元声源级高于100 dB的频率带宽超过1500 Hz,且声功率级更高。该发射单元可为后期阵列式应用于大尺度声学覆盖层提供技术支持,具有一定的学术研究价值与广阔的工程应用前景。 展开更多
关键词 回波主动抑制 主动发射单元 超磁致伸缩材料 最优边界 低频宽带
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超磁致伸缩单激励椭圆振动系统的设计
9
作者 刘强 贺西平 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第4期742-749,共8页
为了实现超声振动辅助加工,该文研制了一种超磁致伸缩单激励椭圆振动系统,其由超磁致伸缩换能器和结构不对称的弯曲振动变幅杆组成。利用各组件之间的连续边界条件,推导出超磁致伸缩换能器的频率方程,并根据Timoshenko理论设计了变幅杆... 为了实现超声振动辅助加工,该文研制了一种超磁致伸缩单激励椭圆振动系统,其由超磁致伸缩换能器和结构不对称的弯曲振动变幅杆组成。利用各组件之间的连续边界条件,推导出超磁致伸缩换能器的频率方程,并根据Timoshenko理论设计了变幅杆。随后,利用有限元方法研究了变幅杆中的过渡圆弧对振动系统输出端头产生的椭圆轨迹的影响。振动系统的谐振频率设计值为20.486 kHz,在换能器的激励下,变幅杆产生纵向及横向振动。实验测试了振动系统的等效电阻抗、变幅杆端面处的纵向和横向振动振幅以及两者的相位差。结果表明,振动系统的实际谐振频率为20.7 kHz,带宽为187.5 Hz,纵向振幅稍大于横向振幅,多次测试后的纵横向振动的平均相位差为101◦。测试的谐振频率、变幅杆端头运动轨迹与计算结果相符。 展开更多
关键词 超磁致伸缩材料 单激励 椭圆振动 有限元分析
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超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器的结构设计及喷油特性分析 被引量:1
10
作者 喻曹丰 魏梓贤 +3 位作者 段永勇 朱建华 陶雪枫 聂仪楠 《液压与气动》 北大核心 2024年第2期52-59,共8页
针对现有喷油器存在的喷油速率低、喷油脉宽大、响应速率慢的问题,提出了一种超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器的设计方案。简述了该高压共轨式喷油器的整体设计及工作原理,并且在Jiles-Atherton磁滞模型和液压传动理论基础上建立数学模... 针对现有喷油器存在的喷油速率低、喷油脉宽大、响应速率慢的问题,提出了一种超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器的设计方案。简述了该高压共轨式喷油器的整体设计及工作原理,并且在Jiles-Atherton磁滞模型和液压传动理论基础上建立数学模型;采用COMSOL建立了驱动部分仿真模型,并进行输出位移和应力特性分析,采用AMESim建立了喷油器整体模型,并进行喷油速率分析;搭建试验平台,验证了超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器设计方案的有效性。结果显示:当线圈电流为3.6 A时,超磁致伸缩棒的最大输出位移可达52μm;在160 MPa的压力下喷油最低脉宽从1 ms降低到0.15 ms,并且无论脉宽长短,其脉宽-喷油量均具有良好的线性度。结果表明,提出的设计方案可行,为研制出一种高性能的高压共轨式喷油器奠定了理论和技术基础。 展开更多
关键词 超磁致伸缩材料 高压共轨式喷油器 输出位移 喷油脉宽 喷油率
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超磁致伸缩材料的特性及其应用 被引量:23
11
作者 侯淑萍 杨庆新 +2 位作者 陈海燕 闫荣格 杨文荣 《兵器材料科学与工程》 CSCD 北大核心 2008年第5期95-98,共4页
超磁致伸缩材料因具有优异的性能,给电工行业带来了新的活力,在军民两用高技术领域有着广泛的应用前景。着重介绍超磁致伸缩材料的性能及其在各领域中的应用。
关键词 超磁致伸缩材料 特性 综述 应用
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巨磁致伸缩材料及应用研究进展 被引量:15
12
作者 刘敬华 张天丽 +1 位作者 王敬民 蒋成保 《中国材料进展》 CAS CSCD 2012年第4期1-12,25,共13页
巨磁致伸缩材料是20世纪70年代发展起来的新型功能材料,具有应变大,能量转换效率高等优点,在功能转换、智能驱动、智能传感等高技术领域有重要应用。简要介绍了磁致伸缩及巨磁致伸缩材料的发展历史,从稀土巨磁致伸缩材料、非稀土巨磁致... 巨磁致伸缩材料是20世纪70年代发展起来的新型功能材料,具有应变大,能量转换效率高等优点,在功能转换、智能驱动、智能传感等高技术领域有重要应用。简要介绍了磁致伸缩及巨磁致伸缩材料的发展历史,从稀土巨磁致伸缩材料、非稀土巨磁致伸缩材料的合金化研究、制备技术和应用技术等方面综述了我国巨磁致伸缩材料的发展历程,介绍了我国的科研工作者在巨磁致伸缩材料研究领域所取得的重要研究成果,最后对巨磁致伸缩材料发展及应用进行了展望。 展开更多
关键词 巨磁致伸缩材料 磁致伸缩 合金化 制备 应用
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超磁致伸缩薄膜材料及其应用 被引量:18
13
作者 谢海涛 斯永敏 +1 位作者 杨德明 刘希从 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第S1期266-270,共5页
超磁致伸缩薄膜是一种应用于微型机电系统及传感器的新型材料 ,它具有很高的机电耦合系数、较高的响应速度以及非接触式驱动等优点。对磁致伸缩薄膜的研究现状进行了综述 ,介绍了磁致伸缩薄膜的制备方法 ,性能特征及应用前景。
关键词 超磁致伸缩 薄膜 材料
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用超磁致伸缩调谐光纤光栅的光分/插复用器 被引量:10
14
作者 王天枢 郭玉彬 +2 位作者 白冰 胡贵军 李晓滨 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期1106-1109,共4页
提出并研究了一种新型多信道切换的全光分 /插复用器 ,它主要由光纤Bragg光栅 (FBG)和一对光环行器组成 采用了一种高效的超磁致伸缩材料 (GMM)使FBG产生有效的Bragg波长偏移 用控制电流来调控FBG的应变和Bragg波长偏移 用 4只相同的... 提出并研究了一种新型多信道切换的全光分 /插复用器 ,它主要由光纤Bragg光栅 (FBG)和一对光环行器组成 采用了一种高效的超磁致伸缩材料 (GMM)使FBG产生有效的Bragg波长偏移 用控制电流来调控FBG的应变和Bragg波长偏移 用 4只相同的FBG与波长叠加技术相结合 ,可建立能提供 展开更多
关键词 全光分/插复用器 光纤通信 光纤Bragg光栅 超磁致伸缩材料 OADM 光波分复用
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超磁致伸缩材料驱动器实验研究 被引量:55
15
作者 夏春林 丁凡 路甬祥 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第4期14-16,34,共4页
介绍采用国产超磁致伸缩材料研制的新型驱动器的结构、工作原理、理论分析及静、动态特性实验结果。实验表明,该驱动器具有较大的静态位移、力输出和满意的动态特性,频宽可达1500Hz。
关键词 超磁致伸缩材料 驱动器 实验
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椭圆驱动超磁致电动机设计 被引量:9
16
作者 曹志彤 蔡炯炯 方攸同 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期92-96,共5页
超磁致材料GMM(Giant Magnetostrictive Material)作为高科技功能材料得到了迅速发展,由于具有大的室温超磁致伸缩系数,高的电(磁)能-机械能转换率,高能量密度,响应快等优异特性,GMM得到了广泛应用。文中根据 GMM磁-机能量耦合转换机理... 超磁致材料GMM(Giant Magnetostrictive Material)作为高科技功能材料得到了迅速发展,由于具有大的室温超磁致伸缩系数,高的电(磁)能-机械能转换率,高能量密度,响应快等优异特性,GMM得到了广泛应用。文中根据 GMM磁-机能量耦合转换机理,结合有限元分析开发了CAD软件,设计了GMM微致动器,并通过GMM致动器组合构型:构思与研制了一种具有高出力、快响应、可控性好的新型椭圆驱动超磁致电动机,并得到了试验验证。 展开更多
关键词 超磁致电动机 设计 椭圆驱动 超磁致材料 功能材料 微机电系统
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超磁致伸缩材料传感/执行器的原理与应用 被引量:10
17
作者 贾振元 王福吉 +1 位作者 邹君 刘慧芳 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期539-546,719,共8页
超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料,具有大磁致伸缩系数、高能量密度、低磁场驱动、高磁机转换效率以及快速响应等优点,在精密驱动技术中得到应用。利用磁致伸缩正效应可以开发微位移执行器、力驱动器和振动器等;利用磁致伸缩逆效应... 超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料,具有大磁致伸缩系数、高能量密度、低磁场驱动、高磁机转换效率以及快速响应等优点,在精密驱动技术中得到应用。利用磁致伸缩正效应可以开发微位移执行器、力驱动器和振动器等;利用磁致伸缩逆效应可以开发力、力矩和位移传感器以及能量转换器;利用磁致伸缩正逆耦合效应可以开发集驱动、力测量、输出力感知和输出力可控等功能于一体的器件,应用于精密驱动领域。在分析了磁致伸缩正效应、逆效应以及正逆耦合效应机理的基础上,阐述了超磁致伸缩传感器、执行器以及传感执行一体化器件的开发原理及其应用现状。 展开更多
关键词 超磁致伸缩材料 执行器 传感器 正逆耦合效应
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考虑压力变化的超磁致伸缩超声换能器动态模型 被引量:14
18
作者 曾建斌 白保东 +2 位作者 曾庚鑫 曾海泉 李永建 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期215-219,共5页
Terfenol-D是一种超磁致伸缩材料,它在变化的磁场作用下可以产生较其他磁性材料大得多的形变,可以作为改动材料应用于超声换能器中,但是这种材料的发热问题制约超磁致伸缩超声换能器功率的提升。超磁致伸缩超声换能器的热量主要来自Terf... Terfenol-D是一种超磁致伸缩材料,它在变化的磁场作用下可以产生较其他磁性材料大得多的形变,可以作为改动材料应用于超声换能器中,但是这种材料的发热问题制约超磁致伸缩超声换能器功率的提升。超磁致伸缩超声换能器的热量主要来自Terfenol-D材料内部的涡流损耗和磁滞损耗,涡流损耗可以通过将材料切片的方式有效地减小,因此磁滞损耗就成了换能器的主要热源。本文提出一种考虑应力影响的基于反向Jiles-Atherton磁滞数学模型的新模型,并将它与时步法电磁场有限元分析法相结合,进行磁滞损耗的计算。将磁滞损耗作为热源进行温度场分析,得到超磁致伸缩超声换能器的温度分布,为超磁致伸缩换能器散热系统的设计提供了指导依据。 展开更多
关键词 超磁致伸缩材料 磁滞损耗 超声换能器 有限元分析
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基于超磁致伸缩材料的光纤光栅交流电流传感系统 被引量:7
19
作者 熊燕玲 赵洪 +1 位作者 张剑 肖孟本 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期16-19,45,共5页
建立了以超磁致伸缩棒调谐光纤光栅作为传感头的交流电流传感系统,提出了自发放大辐射宽带光源解调技术,用50Hz交流信号对系统进行实验验证。结果表明该系统能较好地检测出被测信号的幅值、频率和相位,应用高阶方程组拟合具有迥滞线特... 建立了以超磁致伸缩棒调谐光纤光栅作为传感头的交流电流传感系统,提出了自发放大辐射宽带光源解调技术,用50Hz交流信号对系统进行实验验证。结果表明该系统能较好地检测出被测信号的幅值、频率和相位,应用高阶方程组拟合具有迥滞线特性的系统传递函数,可实时准确地重建被测电流波形。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 超磁致伸缩材料 光源解调 交流电流传感
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温度自动补偿超磁致伸缩材料布拉格光栅光纤电流传感器 被引量:13
20
作者 杨玉强 杨群 +1 位作者 葛伟 张换男 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2377-2383,共7页
基于超磁致伸缩材料,提出了一种传感光纤光栅(S-FBG)和参考光纤光栅(A-FBG)相结合的温度自动补偿全光纤交流电流传感器。此传感器将传感光纤光栅和参考光纤光栅级联呈"十字形"后粘贴在超磁致伸缩材料上,然后将其置于聚磁回路狭缝... 基于超磁致伸缩材料,提出了一种传感光纤光栅(S-FBG)和参考光纤光栅(A-FBG)相结合的温度自动补偿全光纤交流电流传感器。此传感器将传感光纤光栅和参考光纤光栅级联呈"十字形"后粘贴在超磁致伸缩材料上,然后将其置于聚磁回路狭缝内;同时控制传感光纤光栅的径向与磁场方向相同,而参考光纤光栅的径向与磁场方向相反。最后,将S-FBG的中心波长置于A-FBG反射谱的边带上,通过检测两光纤光栅级联反射光强的变化实现了电流测量及温度自动补偿。选用3dB谱宽分别为0.23nm和0.08nm的A-FBG和S-FBG进行了实验测试,结果表明:有效安匝电流为1.0-138.2A时,该传感器可实现线性测量,线性度为0.996 3,测量灵敏度为16.0 mV/A,最小可测有效安匝电流为1.0A。 展开更多
关键词 光纤电流传感器 光纤布拉格光栅 超磁致伸缩材料 温度补偿
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