基于磁致伸缩原理的液位传感器的设计

针对传统的液位测量技术在实际应用中的不足,提出了一种新型的液位传感器设计方案。该方案利用磁致伸缩原理,将液位信息的测量转化为对信号脉冲的精准计时。通过对磁致伸缩液位传感器的结构和工作原理的分析,对系统的构建、硬件电路设计和软件编程做了详细描述,尤其对磁致伸缩换能器与高精度时间测量方案给出了实现的基本框架和步骤。实验证明,这种基于磁致伸缩原理的液位传感器具有运行稳定、测量精度高、数字化等优点,具有一定的实用价值。     

超磁致伸缩力传感器及其实验研究

基于磁致伸缩逆效应原理,以超磁致伸缩棒为敏感元件研究了一种具有高灵敏度的新型超磁致伸缩力传感器,通过集成在结构内部的霍尔传感器测量磁通密度来实现静态力的测量.同时,为了提高传感器的测量灵敏度,提出了一种安装在霍尔传感器周围的不锈钢钢环的特殊结构.给出了超磁致伸缩力传感器的测量原理和设计过程,并通过实验研究确定了偏置磁场、预紧力和超磁致伸缩棒的尺寸等因素对传感器输出特性的影响规律,分别得到了传感器工作的最佳偏置磁场和预紧力,为超磁致伸缩力传感器的深入研究和精确控制提供了一种技术途径.     

交叉线圈式磁致伸缩导波传感器结构参数优化

为了使交叉线圈式磁致伸缩扭转导波传感器中高饱和磁致伸缩带的振动通过耦合剂和环形线圈传递到待测构件,优化其结构参数以提高传感器的耦合效率,基于交叉线圈式磁致伸缩扭转导波传感器的传感原理,针对环形线圈线径和覆盖率这两个结构参数,从振动耦合机制出发分析了环形线圈结构参数对能量耦合的影响,提出了一种用于环形线圈结构参数设计的优化方法,最后通过实验验证了该优化方法的可行性.将通过该方法优化后的最佳线圈线径和最佳覆盖率运用到传感器中,传感器换能效率提高了28%.     

颗粒链取向对磁流变弹性体磁致剪切模量的影响

为分析内部颗粒链与外加磁场间取向夹角对磁流变弹性体(MRE)磁致剪切模量的影响,将磁化颗粒视为磁偶极子,仅考虑同一链内磁化颗粒间相互作用,推导了MRE磁致模量的微观模型,在微观层面研究了取向角度对磁致模量的影响。制备了具有不同颗粒链取向角度的MRE试样并进行测试,结果表明微观模型预测趋势与测试结果一致。对该模型进行简化并识别其参数,得到基于参数的磁致模量模型,可预测磁致模量的实际值。     

基于DSP的磁致伸缩液位传感器的设计

基于当前国产磁致伸缩材料的前提,结合传统的设计方法,并且针对本课题前期完成的大量基础试验所发现的影响磁致伸缩液位传感器测量精度的因素,提出了采用数字信号处理技术提高测量精度的设计思路及方法.提高了国内磁致伸缩液位传感器测量精度,以满足多种工业液位参数的测量要求,结果表明本设计方法相比传统的设计方法测量精度有了较大的提高.     

高精度液位测量电路设计

目的 设计一种高精度液位测量电路.方法 利用磁致伸缩效应.结果 完成了脉冲发射电路、回波接收电路、脉冲转换电路以及脉冲计数电路的设计.结论 实验分析证明电路设计合理.     

基于磁致伸缩效应的液体密度在线测量方法

在分析磁致伸缩液位传感器工作原理基础上，针对磁致伸缩液位计不能进行密度测量的问题，提出多浮子相对位移测量法，在磁致伸缩液位计上实现了液体密度的在线高精度测量。同时分析了被测介质密度的变化对液位测量精度的影响，给出了液位测量的密度校正方法，进一步提高了磁致伸缩液位传感器的液位测量精度。     

基于霍尔传感器的制动踏板行程测量系统设计

为了解决驾驶模拟器中对制动踏板行程的数据采集需求,使其能精确判断出制动踏板所处的位置,设计了一种由2个霍尔传感器、7个小磁块和1个单片机控制系统组成的制动踏板行程测量系统,并介绍了其原理与实现方法。采用霍尔效应原理来测量制动踏板的行程,通过霍尔传感器感应到磁块后输出脉冲信号,将脉冲信号进行反向和相位解调处理后输入单片机控制系统;单片机控制系统根据脉冲信号计算得到制动踏板行程。结果表明,该测量系统的测量误差小于等于±3%,测量性能稳定,且具有体积小、成本低等优点,可以满足对制动踏板行程进行测量的需要。     

基于LS-SVM的超磁致伸缩致动器数据驱动建模方法研究

针对超磁致伸缩材料(GMM)的强非线性特征,提出了一种新的超磁致伸缩驱动器(GMA)实验系统及其数据驱动建模方法.实验中的测量数据取自光栅传感器,采用数据驱动原理,基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)实现了GMA的非线性建模.对模型性能进行了实验评估,预测了GMM棒的动态特性,并讨论了驱动电压对输出特性的影响.实验结果显示,该模型能较好地预测GMA的制动输出,预测误差在0.05%以内.     

基于磁致伸缩的光纤传感器技术

主要利用磁致伸缩原理构建出光纤传感器,并在理论上讨论了影响灵敏度的两个因素.为下一步利用该传感器对地球磁场进行测量,对地震的发生地点和强度进行预测,减少或避免地质灾害对人民生命财产造成的损失做准备.     

超磁致伸缩换能器的声辐射特性

对超磁致伸缩大功率换能器的声辐射振动特性进行了理论分析与实验研究,将在一定预压应力下处于阶跃段的磁致伸缩棒简化为磁场强度与磁致伸缩应变的单输入单输出的线性系统·以静态试验数据为基础,建立等效的动态磁致伸缩模型·对指数形变幅杆的设计进行了理论分析和讨论,着重计算与设计了相关的振速分布、应力分布、振幅放大系数及节面位置等参数,测试中发现超磁致伸缩换能器频率范围较宽·试验得到了影响换能器发射声波主频率和最大振幅的若干参数·提高换能器的电声转换效率,增大换能器的发射功率的有效途径是选择合理辐射面质量和配重质量之间的比值,使能量流向辐射面一侧·所得结果可以为进一步优化超磁致伸缩换能器提供设计参考·     

连续窄带调频超声波测距方法

传统的连续调频超声波系统尽管具有平均输出功率高的优点,却需要使用宽带超声波传感器.本文提出了一种连续窄带调频的超声波测距方法.此方法的一个重要特点是,通过窄带调频技术,可用普通的超声波传感器取代宽带超声波传感器应用于传统的连续调频超声波系统中.     

切变模量测量的新方法

利用PASCO物理实验系统对不同材质和半径金属丝用扭摆法测量其切变模量和扭力常数，方法简单，数据可靠，避免了传统实验复杂的安装操作，并方便地利用其已知参数测量任何不规则物体的转动惯量。     

可测偏振方向的垂直入射超声横波换能器

本文报道采用灵敏度较高的陶瓷材料,研制的新的偏振方向可测的垂直入射超声横波换能器。该换能器不仅能产生和检测垂直入射的平面偏振横波,而且能通过内含于探头中的测角传感器准确地给出偏振方向的相对方位,测角分辨率可达0.5°。     

激励频率对扭转模态磁致伸缩导波检测性能影响

在综合考虑力-磁-声的多个物理场耦合的基础上,通过采用有限元数值仿真方法模拟扭转模态磁致伸缩导波对铁磁性管道的检测,研究激励电流频率对T模态导波检测效果的影响,并通过实验给予验证.结果表明:实验研究数据与仿真计算结果具有相同的变化趋势且存在一个最优频率;激励频率对检测效果有着明显的影响,通过调整激励频率能够使扭转模态导波幅值最大,实现磁致伸缩导波检测性能的优化.     

数字超声电视测井系统的几个参数分析

本文分析了数字井下超声电视系统中影响系统性能的几个主要参数,其中包括距离测量误差、系统的裂缝分辨力、超声换能器的副瓣影响以及声波的传播损耗等.距离测量误差主要取决于时间测量精度,在正常条件下系统的平均距离检测误差可达0.3mm.裂缝分辨力与波束粗细和系统增益有关;系统的最高分辨力约为1mm.文中还分析了如何消除声波副瓣的影响等.本文分析的结果不但对于研制与应用数字井下超声电视有指导意义,而且对于超声技术的其它工业应用亦有参考价值.     

小试件材料弹性常数超声测量方法的研究

介绍了针对小试件材料力学性能测试的特殊需求而设计的超声精密测量系统和测试方法，并进行了实验验证．系统基于声学显微镜技术，利用超声波线聚焦PVDF探头，通过同时测定纵波和漏表面波波速来表征材料的弹性常数等．对不同材料的小试件弹性常数进行了测量，测量结果与常规实验结果和理论值相吻合，表明该方法可行，结果可靠．误差分析结果表明本测试系统及测试方法具有较高的测量精度，泊松比和杨氏模量的测量误差均小于3％，能够满足工程及科学研究的要求．此外，该系统不仅适用于各向同性材料，而且适用于各向异性材料，为进一步评价块体纳米材料制备工艺和表征纳米材料的力学性能奠定了基础．     

多频扭转夹心式换能器研究

研究了一种可以工作在多个频率段的扭转夹心式换能器．该换能器由前后金属盖板、两组周向极化压电晶堆及电负载组成．分析了接电负载压电圆管的扭转振动特性，推出了其机电等效电路和共振频率方程．利用等效电路方法，给出了换能器的共振频率方程，并得到了换能器的共振频率与负载阻抗曲线，为此类换能器的设计提供了理论依据．该换能器可望应用于超声焊接、超声加工及超声马达等领域．     

用扭转试验研究淡水冰的剪切强度及模量

引用各向同性线弹性理论对淡水冰进行了扭转试验研究,测定了扭矩作用面平行于冰的晶柱方向;温度为２６３Ｋ,在不同的剪应变速率γ情况下,淡水冰的扭转强度极限τｂ及剪切弹性模量Ｇ．通过试验数据的分析,得到如下结论：在２６３Ｋ温度下,γ在０．０１２×１０－３～２．３００×１０－３ｓ－１范围内,冰的τｂ随γ的增加而略有降低,其平均值为０．７５６ＭＰａ,而Ｇ随γ的增加无明显增大,约成４５°的螺旋面破坏,如同铸铁试样扭转破坏断口一样．     

增强型复合碳纤维材料的弹性常数矩阵及超声传播特性

用声学方法测量了各向异性增强型复合碳纤维材料的弹性常数矩阵．由此矩阵，根据各向异性体的声波特征方程，给出材料在有关截面内的慢度曲线。所建立的方法可进一步用于这种材料的检测，并为研究材料的阵列扫描检测技术提供了基础。