基于因素趋势法的GMA磁场研究和仿真分析

为增强超磁致伸缩驱动器(GMA)输出特性，提高超磁致伸缩材料(GMM)棒在磁场下的磁致伸缩性能，根据安培环路定律、基尔霍夫定律、磁通的连续性定律建立GMA磁路模型，推导出GMM棒中心线磁场强度和均匀率与GMA内各结构参数的关系式。在Ansys Maxwell中建立简化的二维平面模型，依据L₂₅(5⁵)正交试验仿真分析，做极差分析、绘制因素趋势图、回归分析和规划求解，得出GMA内各结构参数对最大磁场强度和均匀率的影响。结果表明：GMM棒几何参数、GMA组件材料属性、线圈匝数和电流参数在工程设计约束下，影响GMM棒最大磁场强度和均匀率的主要因素为导磁片半径、导磁片厚度和驱动线圈长度。在多因素多目标决策，采用目标规划法，得到GMA最大磁场强度为40.22 kA/m，均匀率为95.17%。     

伺服阀用超磁致伸缩转换器驱动磁场的数值计算

介绍了利用国产超磁致伸缩材料( GMM)的电一机械转换器(GMA)工作原理,分析了GMA的驱动形式和磁路构成。在建立超磁致伸缩转换器的轴对称磁场数学模型的基础上,利用有限元方法对磁场进行数值计算,得到了不同输入电流时磁场分布和磁感应强度沿轴线的变化规律。实测了GMA不同输入电流时的磁感应强度,与有限元计算结果对比分析可以看出,两者虽有差异但基本相同,还论证了数学模型的正确性。研究结果对GMA磁场分布规律的预测及结构优化设计提供了理论依据。     

基于磁性液体磁致伸缩的微位移驱动实验研究

固体的铁磁性材料在磁场作用下有磁致伸缩效应。基于梯度磁场可改变有强磁化特性磁性液体的内压强,从而可改变磁性液体体积的设想,设计制造了一个梯度磁场作用于磁性液体的微位移驱动器,并利用光杠杆放大原理测量它的微位移量。结果表明:基于磁性液体磁致伸缩的微位移驱动器输入电流和输出微位移有较好的线性关系,为微位移驱动器研制提供了一条新的途径。     

超磁致伸缩驱动器驱动磁场研究与仿真分析

为充分发挥GMM棒的伸缩特性,提高GMA驱动磁场的输出性能,通过分析GMA的工作原理,以GMM棒中轴线上的磁场强度为评价标准。依据磁路基尔霍夫定律、安培环路定律、高斯磁通定律及欧姆定律建立GMA磁路数学模型,推导出GMA磁路结构参数对GMM棒中轴线磁场强度的影响;用Ansoft Maxwell对磁路进行仿真分析,得出磁路结构参数、磁场强度大小和磁场强度均匀性间的映射规律。结果表明:在给定安匝数的闭合磁路中,GMM棒中轴线的磁场强度受导磁环、导磁套的半径和厚度影响;磁场强度均匀率受驱动线圈轴向长度、磁路各部件磁导率、导磁片直径、厚度的影响。     

超磁致伸缩驱动器磁路优化设计

提高超磁致伸缩驱动器(GMA)驱动效率的关键环节是建立优化的驱动器磁路。基于超磁致伸缩材料(GMM)轴向上的简化压磁方程,得出轴向应变S33与磁通量密度B3的关系;并根据磁路定理讨论磁路结构和材料磁导率对磁场的影响;应用有限元方法对开磁路和闭合磁路的磁场进行分析,得出磁路优化设计的方法。     

超磁致伸缩致动器建模研究综述

超磁致伸缩材料具有很强的非线性耦合特性、磁滞特性和复杂动态特性。因此,建立能够准确描述超磁致伸缩致动器工作状态的模型成为关键问题。综述棒型超磁致伸缩材料在多场耦合特性、磁滞特性建模研究状况以及超磁致伸缩致动器动力学建模研究状况,分析当前所建立多种模型的优缺点,并展望建模工作的发展趋势。     

超磁致伸缩材料磁滞回非线性特性分析

在对考虑材料特性参数的超磁致伸缩材料内部等效磁场分析的基础上，将时变磁场下的涡流影响引入Jiles-Atherton模型，对其进行修正，建立考虑材料内部磁场特性的磁滞回非线性模型，导出相应的解析表达式。通过数值模拟讨论材料参数对滞回非线性特性的影响，并与文献[21]实验比较。结果表明：材料内部磁滞回特性不仅受激励磁场频率的影响，而且还与材料内部磁场分布有着密切的关系；当考虑材料内部磁场分布时，材料的磁滞回曲线的最大值将明显降低，滞回曲线的形状也将发生变化，而所得非线性滞回模型与实验结果更加吻合。     

超磁致伸缩驱动器输出特性的实验研究

介绍了超磁致伸缩驱动器的特点和应用情况,论述了驱动器结构和内部磁路设计方法,对采用国产材料研制的驱动器位移及力的输出特性进行了测试,并对该驱动器在低频范围输出力的频率响应进行了实验。实验结果表明,该驱动器具有理想的动静态输出精度和输出范围,可以用于精密设备的低频主动隔振平台中。     

车削振动的免疫PID控制研究

为减少车削过程中车刀产生的振动对工件加工精度的影响,开发了一种车削振动控制系统。系统中的执行器采用超磁致材料制作而成,能满足切削振动控制高精度和高频响的要求;同时采用柔性铰链结构设计专用刀架,解决了执行器回复力不足的问题;在完成系统的总体设计后,研究了超磁致伸缩执行器(GMA)和专用刀架的工作原理,并分别建立了它们的传递函数模型。根据人工免疫原理,设计了一种免疫PID控制器,通过Matlab环境中的Simulink工具对控制系统进行仿真研究,并在数控(CNC)车床上进行了现场实验测试,结果证明该系统能很好地抑制车削加工时产生的振动干扰。     

磁致伸缩弹性波机理分析与信号处理

为提高磁致伸缩位移传感器性能,通过分析磁致伸缩弹性波产生机理,设计了传感器信号处理系统。在该系统中,基于压电陶瓷的压电效应,设计了一种差分式压电陶瓷拾音器,通过合理设计放大、滤波电路,并使用双磁铁峰值检测法进行温度补偿,有效提高了信噪比及抑制了温度漂移。分析结果表明：该信号处理系统能够有效提升传感器性能,对磁致伸缩位移传感器的研究及应用推广具有积极意义。     

坦克磁场的计算

本文将坦克近似为一个空心的旋转椭球体,应用旋转椭球坐标系,推导出坦克磁场的计算式,并举例计算了坦克的磁场,对了解坦克磁场有参考价值。     

地磁场资源在匹配制导中的应用研究

地磁场是地球的固有资源，它具有全天时、全天候、全地域的特征。探讨了能否通过地磁场实现精确制导，提出并试验了地球磁场匹配制导方法，并运用平均绝对差法对地面试验所测量的地磁场强度数据进行了匹配运算，给出了结果。     

A Magnetic Disturbance Compensation Method Based on Magnetic Dipole Magnetic Field Distributing Theory

The interference of carrier magnetic field to geomagnetic field has been a difficult problem for a long time, which influences on the deviation of navigation compass and the error of geomagnetic measurement. To increase the geomagnetic measuring accuracy required for the geomagnetic matching localization, the strategy to eliminate the effect of connatural and induced magnetic fields of carrier on the geomagnetic measuring accuracy is investigated. The magnetic- dipole＇s magnetic field distributing theory is used to deduce the magnetic composition in the position of the sensor installed on the carrier. A geomagnetic measurement model is established by using the measuring data with the ideal sensor. Con- sidering the magnetic disturbance of carrier and the error of sensor, a geomagnetic measuring compensation model is built. This model can be used to compensate the errors of carrier magnetic field and magnetic sensor in any case and its parame- ters have clear or specific physical meaning. The experimented results show that the model has higher geomagnetic mea- suring accuracy than that of others.     

基于磁通门技术的空炸引信计转数系统研究

在分析地磁场特点基础上提出利用磁通门传感器进行计转数的方法，推导出磁通门传感器输出信号为弹体转角的正、余弦函数关系式，设计了相应的信号调理电路及数据存储测试系统．对调理后的电压信号波形计数即可准确获得弹丸的转数，为旋转弹丸引信炸点精确控制提供了依据。     

红外导引头位标器陀螺的方位效应研究

方位效应是同轴安装式位标器陀螺的一个固有缺点,它会给导引头带来诸多不利影响.文中详细分析了方位效应对陀螺的旋转磁场和进动磁场的影响,指出了方位效应的存在不仅会减小陀螺的有用力矩还会带来通道间的耦合.此外,方位效应还会影响信号的调制和跟踪的性能.给出了三种减小方位效应的方法,并重点介绍了一种新型结构的位标器陀螺,这种结构的陀螺跟踪范围大,方位效应小.     

强磁场下熔体中晶粒旋转取向机制及其影响因素

对强磁场下金属熔体中的第二相晶粒发生旋转取向的机制进行了分析,给出了热力学判据和动力学运动规律。体系温度、重力和第二相自身的形状是影响旋转取向发生和进程的重要因素,分别对其进行了分析。理论分析和实验结果表明:熔体中第二相的旋转运动是合力矩的作用结果;体系温度和重力决定第二相发生旋转取向的临界尺寸;形状因素影响取向的时间。在强磁场下可以利用物质内禀磁性的差异,通过改变上述的影响因素制备出具有取向一致的金属基复合材料。     

一种基于磁偶极子磁场分布理论的磁场干扰补偿方法

载体磁场对地磁场的干扰，一直是影响导航罗差、地磁测量的技术难题。为了提高适于地磁匹配定位需要的地磁测量精度，对如何消除载体固有磁场和感应磁场对地磁测量精度的影响进行了研究。应用磁偶极子磁场分布理论，推导了安装在载体上传感器所在位置的磁场组成，建立了利用理想传感器测量值计算地磁场的地磁测量模型；在分析磁场传感器测量误差的基础上，建立了综合考虑载体磁场干扰和传感器误差影响的地磁测量模型。该模型所含参数物理意义明确，可在任意姿态下实现对载体磁场和磁传感器误差进行综合补偿。实验证明，所建立的地磁测量模型具有较高的测量精度。     

轨道炮弹丸所处强磁场环境屏蔽设计与仿真

针对电磁发射过程中产生的脉冲强磁场对发射包内电子器件产生较强干扰问题,采用 COMSOL中 PDE模块对电磁发射过程中的速度趋肤效应进行仿真计算,建立轨道炮的面电流分布模型和脉冲电流模型;采用趋肤效应理论分析电磁屏蔽原理,建立了屏蔽效能评估方法,并设计了一种屏蔽体模型。分别采用导电、导磁材料设计了单层、多层组合屏蔽体,用 COMSOL中磁场模块计算离弹底不同距离处的强磁场屏蔽效果,得出在离电枢较近时,导电材料与导磁材料的屏蔽效能较低,屏蔽体距离电枢越远时,导电材料的屏蔽效能不变,导磁材料的屏蔽效能逐渐提高,距离电枢100 mm时屏蔽效能达到34 dB。轨道炮磁场的低频特性使得导电材料的屏蔽效能较低,高磁通密度使得导磁材料的屏蔽效能较低,得出弹丸内智能电子元器件应置于远离电枢的弹头。     

深海水平时谐电流段在空气层产生的磁场

针对潜艇固磁探潜固磁衰减快,探潜距离有限等问题,提出利用轴频磁场来探测水下潜艇。在麦克斯韦方程理论的基础上,推导出海水中水平时谐电流段在空气层中产生的时谐磁场理论公式,通过数值方法分析空气中时谐磁场强度与场点高度和场源距离的关系。仿真结果表明:空气中时谐磁场强度随场源水平距离增大的衰减速率会变小,若场源水平距离不变,随着高度的增加,场强的衰减速率变小。     

磁引信应用中的壳体屏蔽效应分析

针对磁引信在应用中遇到的壳体屏蔽问题,提出将引信体近似为回转椭球壳体模型,从理论上详细地分析了椭球壳体在均匀磁场中的屏蔽效应,给出了相应的屏蔽系数公式;并通过试验验证了理论分析的正确性.该研究分析对磁引信体的选材、结构设计及所测得的磁信号处理都有重要的意义.