大位移磁致伸缩传感器的弹性波建模与分析.pdf

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1、第26卷第2期传感技术学报Vo1．26No．2CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS2013年2月Feb．2013ModelingandAnalysisofElasticWaveofLarge-EangeMagnetostrictiveDisplacementSensorDAIQianguo，ZHOUXinzhi(ElectronicandInformationEngineeringofSichuanUniversity，Chengdu610065)Abstract：Magn

2、etostrictiVedisplacementsensorisanewdisplacementsensorwhichishighaccuracyandlong-range．Itisdificulttofindaunifiedmathematicalmodelbecauseofintegrationofcross—curricularinterests．Magne·tostrictiveelasticwavevibrationmode1．magneticmachinecouplingmodelandsign

3、aldetectionmodelaref0undbasedonusingFeGamaterialaselasticwaveguideofsystem．Meanwhilemainlimitedfactorsandsignalattenuationcharacteristicsareanalyzedanddiscussed．Magnetostrietivedisplacementsensorsystemisbuiltandadetectingsignalcircuitisdesignedunderthemath

4、ematicmodelconfiguration．Theexperimentalresultsverifythattheoutputofthesensorsignalisinverselyproportionaltothelengthofwaveguide，whichhasapositiveeffectonstudyingthelong—rangemagnet0strictiVedisplacementsensor．Keywords：magnetostriction；displacementsensor；e

5、lasticwavemodeling；magneticmachinecouplingEEACC：7320L；7230doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2013．02．011大位移磁致伸缩传感器的弹性波建模与分析水代前国，周新志(四川大学电子信息学院，成都610065)摘要：磁致伸缩位移传感器是一种测量精度高，测量位移大的新型位移传感器．传感器设计涉及多学科交叉，难以建立统一数学模型．以FeGa材料作为磁致伸缩位移传感器的核心波导丝，建立了波导丝材料磁致伸缩弹性波振动模型，波导丝磁机耦

6、合模型和信号检测模型；同时分析了弹性波信号的受限因素，信号衰减特性．在数学模型基础上，搭建磁致伸缩位移传感器系统，设计了扭转波信号检测电路．实验结果表明信号的输出随着传感距离的增加而减小，该模型对大位移磁致伸缩传感器研究有积极意义．关键词：磁致伸缩；位移传感器；弹性波建模；磁机耦合中图分类号：TP212．13文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)02-0195-05位置测量方式很多，随着测量精度和测量环境型。本文主要对基于FeGa材料为波导丝的弹性波的工业性要求，传统位置传感器不能满足要求。

7、磁进行建模和分析。根据波导材料的动力学原理，建致伸缩位移传感器是一种新型的位移传感器，其有立了FeGa磁致伸缩波导丝的弹性波振动方程J。测量精度高，测量位移大，测量非接触j，适用于同时根据磁致伸缩材料的魏德曼效应(Wiedman恶劣环境中对位置的测量。广泛应用于石油，航空，Effect)和Jile．Atherton磁点耦合模型给出磁致伸缩水利，数控，自动化等工业环境中一。位移传感器弹性波信号的模型以了解弹性波的传递目前，国内正处于对该传感器的自主研究和设特性。-¨]。计阶段，该传感器测量位移不是很大，大位移

8、传感器1磁致伸缩位移传感器原理主要靠进口。研究主要集中在传感器材料和传感器系统集成方面，该传感器测量位移不大，在5m以磁致伸缩位移传感器系统主要由脉冲发生电内。由于该传感器涉及材料，力学，电磁学和信号处路，波导丝和弹性波信号接收电路3部分组成，组成理交叉学科，难以对传感器建立一个系统的数学模系统如图l所示。发射端脉冲发生电路向磁致伸缩项目来源：国家自然科学基金项目(61172181)收稿日期：2012—10—31