环形Fe-Ga合金动态磁导率和损耗分析

Fe-Ga合金的动态磁导率和损耗是研究Fe-Ga合金器件设计和应用的基础。为了研究高频Fe-Ga合金传感器,首先需要分析Fe-Ga合金的动态磁导率和损耗。该文建立了环形Fe-Ga合金动态磁导率和损耗模型,并采用AMH-1M-S型动态磁特性测试系统测量了不同磁场频率下Fe-Ga合金弹性磁导率、黏滞性磁导率和损耗因数曲线,利用阻抗分析仪测试环形Fe-Ga合金的电阻和电感,通过模型计算出不同频率下的环形Fe-Ga合金的弹性磁导率和黏滞性磁导率,分析了弹性磁导率和黏滞性磁导率随磁场频率的变化情况。结果表明,随着磁场频率增大,弹性磁导率先下降后升高,黏滞性磁导率不断升高,模型计算结果与实验结果一致。损耗因数随着磁场频率的增加先增加后降低最后趋于平稳。电磁损耗和介质储能随着磁场频率的增加逐渐增大。     

铁镓合金阻抗频率特性测量与分析

通过测量铁镓合金在不同磁场下的阻抗频率特性,确定铁镓合金的柔顺系数S33和磁机械耦合系数K33,为铁镓合金在致动器和换能器等系统中的应用提供设计参考。分别测量棒状样品和片状样品在不同磁场下的阻抗频率特性,确定共振频率和反共振频率,计算S33和K33,并将片状样品与棒状样品特性参数进行对比分析。结果表明,片状和棒状样品的S33和K33随磁场的增加先增大后减小,在同一磁场下片状样品的柔顺系数小于棒状样品,片状样品的磁机械耦合系数大于棒状样品。随磁场的增加先增大后减小，在同一磁场下片状样品的柔顺系数小于棒状样品，片状样品的磁机械耦合系数大于棒状样品。     

Fe-Ga合金发音振子换能器的多场耦合模型

建立了Fe-Ga合金弓张结构发音振子换能器电场、磁场和固体力学场的多场耦合模型,研究了发音振子换能器磁场强度、磁感应强度和应变分布情况,并进行了换能器在不同频率下的磁场强度分析和模态分析。分析发现,随着频率的增高,Fe-Ga合金发音振子换能器的磁场强度逐渐减小,计算得到换能器的共振频率为984 Hz。测试了Fe-Ga合金换能器中的核心元件Fe-Ga合金的磁场强度与应变的关系,当磁场强度饱和值为40 k A·m-1时,应变为70×10-6。搭建了磁致伸缩材料磁特性测试系统,测试了Fe-Ga合金磁场频率为5、20、50 Hz的磁滞曲线,并测试了Fe-Ga合金的应变随频率的变化曲线,实验结果与换能器中Fe-Ga合金的应变仿真结果一致。     

考虑预应力的双励磁线圈 铁镓换能器输出特性

为了研究铁镓换能器在不同频率磁场下的输出变化规律,设计一种双励磁线圈的铁镓换能器,分析不同预应力下的静态和动态输出特性。研究不同频率下的磁滞特性,通过磁场能和机械能之间的转换关系,确定不同预应力下输出机械能和频率的关系。结果表明:同一预应力下,静态应变和输出位移随着磁场的增大先逐渐增大后趋于饱和;同一频率下,静态应变和输出位移随预应力的增加先增加后减小,在2MPa时输出位移数值最大。同一预应力下随着频率的增加,动态输出位移最大值逐渐减小;同一频率下随着预应力的增加,最大位移值先增加后减小。同一频率下在预应力为2MPa时磁机械耦合系数最大,输出机械能最大;同一预应力下输出机械能随着频率的增加先增加后减小,之后又逐渐增加。     

带磁芯励磁线圈的阻抗匹配

带磁芯励磁线圈的阻抗匹配是磁致伸缩器件设计和应用的基础.为使励磁线圈产生较大磁场,利用AMH-1M-S型磁特性测试系统,测试了在不同频率下线圈磁芯材料硅钢片的B-H和u-H曲线,同时计算了带磁芯励磁线圈的复阻抗.根据串联谐振电路原理,理论上计算了电路谐振时的电容值.搭建了实验平台,利用示波器采集电源电压和串接在电路中采样电阻电压的数值,计算了串接匹配电容前后电路的阻抗变化.实验结果表明:串接匹配电容后,在励磁电流频率为50 Hz、100 Hz、150 Hz时,励磁线圈总阻抗下降了48.95%、61.34%、60.06%,励磁电流分别增加了95.88%、158.62、150.38%.     

铁镓合金电磁损耗分析

铁镓合金电磁损耗分析是高频铁镓合金导波激励装置、超声换能器以及振动主动控制结构的研究基础,因此分析铁镓合金在高频（磁场频率50kHz~400kHz）情况下的电磁损耗至关重要。本文采用AMH-1M-S型动态磁特性测试系统测量了环形铁镓合金在不同情况下的磁滞回线：相同磁场强度下不同交变励磁磁场频率、相同交变励磁磁场频率下不同磁感应强度、相同磁感应强度下不同交变励磁磁场频率。分别分析了上述情况下环形铁镓合金振幅磁导率变化规律以及介质储能和电磁损耗的变化情况。实验结果表明,在相同磁场强度为400A/m时,励磁磁场频率由1kHz~200kHz,振幅磁导率下降了53.68%,电磁损耗增加了283倍;在相同励磁磁场频率100kHz时,磁感应强度由0.01T~0.05T,振幅磁导率增加了33.55%,介质储能与电磁损耗分别增加了18.13倍和25.97倍;在相同磁感应强度为0.05 T时,励磁磁场频率由50kHz~400kHz,振幅磁导率减小了39.73%,电磁损耗增加了16.9倍。此项研究为高频铁镓合金换能器设计与优化提供了实验数据基础。