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稀土超磁致伸缩换能器的实验研究

超磁致伸缩材料静态特性实验超磁致伸缩材料静态试验的目的是研究超磁致伸缩材料在平稳磁场下的力学特性 ,测定最大磁致伸缩值λ随预压力的变化关系 ,寻找最佳预压力值 ,为超磁致伸缩材料的动态实验作基础。为了减少高频涡流的影响 ,先将超磁致伸缩棒料切割成小单元 ,再沿轴向切割成薄片 ,最后嵌入钕铁硼永磁材料粘结成组合棒料 ,如图 1所示。这种组合棒料在实际应用中不再需要提供偏磁场的永磁体或线圈。实验用的超磁致伸缩棒的直径 2 0 ,长度 2 0 0 m m.在超磁致伸缩材料静态实验中 ,测量了试件在 12 .5 MPa和 17.5MPa预应力下的力 -位移关系。实验数据拟和曲线如图 2所示。从图中可以得到以下几点结论 :磁致伸缩力 F与伸长量ΔL之间存在着明显的滞回关系。当预压应力较小时 ,最大伸长量 Δ L 随着预压应力的增大而增加 ;当预压应力达到某一值后 ,最大伸长量 ΔL 随着预压应力的增大反而减少 ,存在最佳预压应力使最大伸...  (本文共4页) 阅读全文>>

湘潭大学
湘潭大学

阵列式稀土超磁致伸缩换能器的动态特性研究

随着社会的发展,声波无损检测技术在工程中的应用越来越广泛,已经成为确保工程质量的重要手段,如桥梁、大坝和隧道等的检测。稀土超磁致伸缩换能器因其声波发射功率高、能量大、频带宽、余震小和重复性好等优点而被选作大型工程质量检测中的理想震源。本论文首先对声波无损检测技术、磁致伸缩材料、稀土超磁致伸缩换能器以及用于稀土超磁致伸缩换能器设计的电磁场法和压电-压磁类比法理论进行了论述,然后对单Terfenol-D棒、双Terfenol-D棒和三Terfenol-D棒稀土超磁致伸缩换能器内部磁场和输出位移动态特性进行了模拟研究,最后对单Terfenol-D棒和三Terfenol-D棒稀土超磁致伸缩换能器的性能进行了实验研究。主要研究内容及研究结果如下:(1)对单Terfenol-D棒稀土超磁致伸缩换能器内部磁场和输出位移动态特性进行了模拟研究。结果发现线圈高于Terfenol-D棒时Terfenol-D棒上的磁感应强度大于线圈与Terfenol...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>

湘潭大学
湘潭大学

稀土超磁致伸缩换能器驱动电源优化及其应用

目前混凝土构件呈现出大型化、复杂化发展趋势,以现有的检测手段,难以满足构件的检测需要,为此有必要研究开发新的检测仪器设备满足工程检测需求。声波检测作为混凝土无损检测的重要方法之一,日益成为工程检测领域的热点,稀土超磁伸缩换能器声波震源作为新型的声波检测手段受到国内外的广泛关注。驱动电源是稀土超磁伸缩换能器声波震源的关键组成部分之一,其性能的好坏直接关系到稀土超磁伸缩换能器声波震源功能的发挥。本文旨在设计一种适用于稀土超磁伸缩换能器声波震源检测的驱动电源,并研究驱动电源对换能器的动态特性的影响以及换能器在声波检测中的效果,主要研究内容和取得的成果如下:(1)设计了稀土超磁致伸缩换能器驱动电源的硬件电路。针对稀土超磁致伸缩换能器声波震源对驱动电源的要求,设计了驱动电源的发射电路、直流高压源电路、脉冲同步控制电路,提出了发射电路和高压源电路隔离方案。通过理论推导计算合理选择器件,优化了驱动电源参数,改善了阻抗匹配。整机测试表明,功率器...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北工业大学
河北工业大学

基于有限元法的超磁致伸缩换能器磁路结构设计及实验研究

稀土超磁致伸缩材料是近几年发展起来的新型功能材料,因其具有磁致伸缩应变大,响应速度快,能量密度高,磁机耦合系数高等特性,已经在机电领域显示出广阔的应用前景。换能器是功率超声的核心器件,寻找、开发新材料是发展新型换能器的重要途径。稀土超磁致伸缩材料Terfenol-D具有优良性能,目前已经有不少研究单位将这种材料应用于超磁致伸缩换能器中。本文以基于该新型功能类材料的换能器为研究对象,对超磁致伸缩材料Terfenol-D的工作特性,超磁致伸缩换能器的磁路结构设计与数值分析等方面进行深入与系统的研究,从而为超磁致伸缩器件的优化设计提供了理论依据。本文首先介绍磁致伸缩现象机理,超磁致伸缩材料的主要特性,发展历史以及研究现状,综述国内外超磁致伸缩换能器的研究情况以及存在问题,由此引出本课题选题意义并给出相关的研究内容。其次,系统性阐述换能器的工作原理,以及设计的一般方法。根据稀土超磁致伸缩材料的工作特性,结合超磁致伸缩换能器设计的几个关键...  (本文共48页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
华南理工大学

超磁致伸缩功率超声换能器理论分析与实验研究

功率超声已经被广泛应用于人们生活和生产的各个领域,而产生功率超声最基本和最重要的器件是超声换能器。目前,市场上的超声换能器是以压电陶瓷为致动材料的压电超声换能器为主。由于压电陶瓷材料能量密度小,导热能力较差,在连续性、大功率情况下工作时,其内部发热不能及时传递到界外,造成材料易引起退极化和碎裂,从而限制了其应用范围。因此,压电超声换能器已经不能满足市场对超声换能器更高性能的要求。稀土超磁致伸缩材料是一种具有优良性能的新型功能材料,它不但具有输出应变大、能量密度高、机电转换效率高、响应速度快、居里温度高等特点,而且它的导热性能优于压电陶瓷材料,已经被应用于制造低频大功率的声学换能器并显示出优异性能,在大功率超声换能器的研发中具有明显优势。近年,已经成为大功率超声换能器研发领域的热点。本文首先对超磁致伸缩功率超声换能器(以下简称:磁致伸缩超声换能器)的工作机理及相关应用进行了深入研究,设计了磁致伸缩超声换能器实验样机,搭建了其磁滞特...  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>

《压电与声光》2006年05期
压电与声光

圆环型稀土超磁致伸缩超声频换能器

稀土超磁致伸缩材料(RE-GMM)又称铽镝铁合金,也称Terfenol-D,是一种新型的磁致伸缩有源材料。因其能量密度是压电陶瓷的10~14倍,应变值是压电陶瓷的5~8倍,而声速只有压电陶瓷的1/3,因此用该材料研制的换能器功率大,体积小。自从该材料问世并商品生产化以来,常被用来制作低频大功率水声稀土换能器[1-3],用它制作超声频换能器在国外网站上见到过报道,国内则还很少见到这方面的资料和文献报道。本文介绍了用国产RE-GMM棒材研制的超声频稀土换能器。1稀土换能器结构本文研究的圆环型结构稀土换能器结构如图1所示。图1圆环型超声频稀土换能器2理论计算及实验测试应用压磁-压电比拟法,可写出磁致伸缩机电耦合的有限元方程:[M][0][0][0][u¨]+[C][0][0][0][.u][.AH]+[K][Km][Km]T[Kμ][u][AH]=[F][Φ]将广义位移矢量取作结构位移矢量[u]与长度为L的稀土棒的激磁安匝数的组合,其...  (本文共2页) 阅读全文>>