基於FeGa材料的大位移磁致伸縮感測技術研究

《基於FeGa材料的大位移磁致伸縮感測技術研究》是依託四川大學，由周新志擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於FeGa材料的大位移磁致伸縮感測技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周新志
• 依託單位：四川大學

項目摘要

本項目利用FeGa材料固有的超大磁致伸縮係數和易加工成型的特性，首次提出將Fe（100-x）Gax（x＜30）材料套用於磁致伸縮大位移（5-20米）感測器，研究基於這種材料的大位移磁致伸縮感測器的信號獲取與處理方法。通過研製一套針對長距離（5-20米）的磁致伸縮傳位移感器測試平台，系統研究分析FeGa材料在正交處的扭轉效應（超音波）的強度，超音波在超長距離傳播中的衰減程度，以及經過長距離的傳播後，什麼樣的接收裝置能將其有效地接收，在此基礎提出一套基於DSP的大位移磁致伸縮感測信號處理方法。本研究中，採用數字積分器解決長距離長時間積分問題，通過外圍電路形成符合工業標準的4-20mA信號輸出和ProfiBus工業匯流排接口。

結題摘要

FeGa材料具有超大磁致伸縮係數和易加工成型的特性，對實現大位移磁致伸縮感測技術具有重要意義。因此，本項目首先通過建立磁致伸縮數學模型，研究了Fe(100-x)Gax的磁致伸縮性能，確定Fe83Ga17為波導材料；通過進一步研究Fe83Ga17材料的磁滯特性和磁場特性，驗證了其在大位移磁致伸縮感測技術上的優勢。其次，在彈性波傳遞模型的基礎上，分析了彈性波信號的衰減特性和影響因素，實驗結果驗證了模型的有效性。同時，探索了基於壓電陶瓷的信號拾取新方式，設計了一種差分式拾音器結構，該方法有效提升了對彈性波信號的拾取效率，並且建立了基於該結構的信號輸出模型，為彈性波信號接收的研究提供了理論依據。接著，通過對回波信號的檢測和頻率特性的分析，設計了基於MAX275晶片的四階帶通濾波器，實驗結果表明該濾波器不僅可以有效抑制噪聲，提高信噪比達10.2dB，同時也可以減輕剩磁現象等干擾因素對回波信號的影響。本研究還探討了位移測量和回波信號分析處理方法，設計了感測器信號處理系統，利用回波信號檢測裝置接收回波信號，將該信號經過放大濾波、A/D轉換，再輸入到DSP中，對採集的信號使用峰值篩選算法，計算出磁致伸縮位移感測器測量的位移值，並在此基礎上，採用雙磁鐵進行溫度補償設計，修正了測量結果。最後，設計了磁致伸縮位移感測器實驗測試系統，完成了基於FeGa材料的磁致伸縮位移感測器技術方案的實現。