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磁致伸缩水位计的频率响应

2020-10-21| 发布者: 苍山新媒体| 查看: 144| 评论: 3|来源:互联网

摘要: 磁场强度对复合材料应变的影响当磁场强度H不同时,TPI/石墨复合材料在平行和垂直于磁场方向下磁致伸缩饱和应...

磁场强度对复合材料磁致伸缩应变的影响
当磁场强度H不同时,TPI/石墨复合材料在平行和垂直于磁场方向下磁致伸缩饱和应变值不同。图1表示复合材料试样在磁场作用下平行和垂直于磁场方向的磁致伸缩应变饱和值随H不同的变化趋势。
在磁场作用下,复合材料在平行于磁场强度方向以及垂直于磁场方向这两个方向均发生了比较明显的磁致伸缩应变,并且随着磁场强度的增加,复合材料的磁致伸缩饱和应变值逐渐增大。
在0.8T恒定磁场作用下,平行于磁场强度方向的大磁致伸缩应变饱和值达到1.39×10(139ppm),而垂直于磁场方向的大饱和应变大约为1.75×10(175ppm);在1.0T恒定磁场作用下,平行于磁场强度方向的大磁致伸缩应变饱和值达到1.71×10(171ppm),而垂直于磁场方向的大饱和应变大约为2.34×10(234ppm)。
磁场作用时间对复合材料磁致伸缩应变的影响
在恒定磁场作用下,TPI/石墨复合材料的磁致应变λ会随着时间的延长而处于持续增大的状态直至后达到相对的饱和状态,这表明该复合材料的λ不仅与H的大小有关,还和磁场作用时间有关。
随着磁场作用时间的增大,复合材料的磁致伸缩应变也随之增加,该复合材料较之传统的无机磁致伸缩材料而言具有一定的磁致滞后现象;同时,还可以看出随着石墨粒子的含量的增加,复合材料磁致伸缩应变值也随之增加。

磁致伸缩水位计的六种装置办法有什么不同
1.钢螺栓法;2.缘螺栓和云母垫圈法;3.永久磁铁法;4.胶合剂法;5.蜡和橡胶泥粘附法;6.手持探针法。
这六种装置办法,各有不同特色。
第一种装置办法的频率响应佳,基本契合加速度计实践校准曲线所请求的条件。若装置面不非常滑润,那么用螺钉拧紧加速度计之前,佳在外表涂一薄层硅润滑脂,以便增加装置刚度。每次运用装置螺栓时,特别注意不要将螺栓彻底拧入加速度计基座的螺孔中,否则,会引起加速度计基座面曲折,影响加速度计的灵敏度。
第二种装置办法是,当加速度计和振荡体之间需求电缘时选用。运用缘螺栓和薄云母垫层,因云母的硬度较好,这么频率响应较好。运用时应使垫圈尽可能薄(云母容易地被剥成薄层)。
第三种装置办法是,运用永久磁铁的吸引力固定。该磁铁也需和振荡件电缘。磁铁运用闭合磁路,所以在加速度计处,实践上没有泄漏磁场。这种装置办法,不适用于加速度幅值高于200g的规模;当温度为150℃时,可答应短时间运用。
第四种装置办法是,当适合用胶合技能时,此办法是便利的,由于能够随时移动加速度计。佳用501胶和环氧树脂衔接胶合螺栓。
第五种办法是,运用一薄层蜡,将加速度计粘附在振荡物体的面上,尽管蜡的硬度差,但此种装置办法给出了一个非常好的频率响应。在较高温度下,蜡的硬度变小,导致它的频率响应变坏。应当防止运用软胶或树脂,后者有去耦效果,会滤掉一些频率成分。
第六种办法是,用手持探针丈量,即运用可更换的圆头和尖头探针。这种办法适用于快速测验例如在某些测验地址很多而又不要固定的场合。可是,测验频率不能太高,通常要小于1000赫兹的频率规模,由于这时,仪器的装置自振频率很低。
各种装置办法取得的压电晶体频率响应曲线如图3所示,供用压电晶体加速度计测验时参阅。
1.用钢螺栓装置;2.用缘螺栓和云母垫圈装置;3.用永久磁铁装置;4.用软胶装置;5.用蜡装置;6.用手持探针装置。
别的,在装置中要注意对压电晶体加速度计螺栓的装置力矩不能太大,否则会损坏加速度计基体上的螺纹和加速度计壳体,特别运用缘螺栓时,通常不能接受大于36公斤一厘米的力矩。因而,螺栓的装置力矩定为不大于18公斤一厘米,以运用4英寸扳手为宜。

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磁致伸缩材料的选择
自从发现物质的磁致伸缩效应后,人们就一直想利用这一物理效应来制造有用的功能器件与设备。为此人们研究和发展了一系列磁致伸缩材料,主要有三大类:即:磁致伸缩的金属与合金,如镍(Ni)基合金(Ni, Ni-Co合金, Ni-Co-Cr合金)和铁基合金(如 Fe-Ni合金, Fe-Al合金, Fe- Co-V合金等)和铁氧体磁致伸缩材料,如 N i-Co和 Ni-Co-Cu铁氧体材料等。这两种称为传统磁致伸缩材料,其λ值(在20—80ppm之间)过小,它们没有得到推广应用,后来人们发现了电致伸缩材料,如( Pb, Zr,Ti)C03材料,(简称为 P ZT或称压电陶瓷材料),其电致伸缩系数比金属与合金的大约200~400ppm,它很快得到广泛应用;第三大类是近期发展的稀土金属间化合物磁致伸缩材料,例如以( Tb,Dy)Fe2化合物为基体的合金
Tbo0.3Dy0.7Fe1.95材料(下面简称 T b-Dy— Fe材料)的λ达到1500~2000ppm,比前两类材料的λ大1~2个数量级,因此称为稀土超磁致伸缩材料。
和传统超磁致伸缩材料及压电陶瓷材料(PZT)相比,稀土超磁致伸缩材料是佼佼者,它具有下列优点:磁致伸缩应变λ比纯 N i大50倍,比PZT材料大5—25倍,比纯 N i和 Ni-Co合金高400~800倍;磁致伸缩应变时产生的推力很大,直径约l0mm的 Tb-Dy-Fe的棒材,磁致伸缩时产生约200公斤的推力。能量转换效率(用机电耦合系数 K33表示)高达70%,而 Ni基合金仅有16%,PZT材料仅有40~60%;其弹性模量随磁场而变化,可调控;响应时间(由施加磁场到产生相应的应变λ所需的时间称响应时间)仅百万分之一秒,比人的思维还快;频率特性好,可在低频率(几十至1000赫兹)下工作,工作频带宽;稳定性好,可靠性高,其磁致伸缩性能不随时间而变化,无疲劳,无过热失效问题。



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