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《磁致伸縮材料性能表征研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、維普資訊http://www.cqvip.com第25卷第5期河南科學(xué)Vo1．25No．52007年1O月HENANSCIENCEOct．2007文章編號(hào)：1004—3918(2007)05—0800—04磁致伸縮材料性能表征研究馮朝印，楊紹甫，閆國(guó)亮，，王振清2(1．許昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南許昌461000；2．北京航空航天大學(xué)，北京100083)摘要：磁致伸縮材料的磁致伸縮系數(shù)值與磁場(chǎng)強(qiáng)度大小、溫度和材料種類等有關(guān)．它們分別由應(yīng)變儀、高斯計(jì)及鉑電阻為傳感器，與計(jì)算機(jī)及其A／D，D／A擴(kuò)展板組成數(shù)字表征系統(tǒng)．介紹了該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件的組成與配置、軟件的編制與調(diào)試及測(cè)
2、試結(jié)果分析．關(guān)鍵詞：磁致伸縮性能測(cè)量；硬件組成；軟件設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TB133文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A傳統(tǒng)的磁致伸縮系數(shù)測(cè)量大都采用應(yīng)變法測(cè)量，即在被測(cè)試樣的表面粘貼應(yīng)變片，利用數(shù)字靜態(tài)電阻應(yīng)變儀記錄試樣在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的應(yīng)變量的大小，采用數(shù)字特斯拉計(jì)測(cè)定試樣所受的磁場(chǎng)強(qiáng)度值，用熱電偶確定試樣溫度值．在預(yù)定溫度手動(dòng)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)電源的輸出電壓值，改變磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小，記錄不同磁場(chǎng)下的應(yīng)變量．為了準(zhǔn)確評(píng)定試樣的磁致伸縮性能，需測(cè)定大量的磁場(chǎng)強(qiáng)度一應(yīng)變量的對(duì)應(yīng)值．傳統(tǒng)測(cè)試裝置的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)記錄等工作均由人工完成，存在工作量大、采集數(shù)據(jù)點(diǎn)少、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、效率低和不同試樣間的可比性差等特
3、點(diǎn)．通過對(duì)傳統(tǒng)測(cè)試裝置的計(jì)算機(jī)改造，不僅實(shí)現(xiàn)了測(cè)試過程的自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)處理，而且有效地提高了測(cè)試效率，降低了工作強(qiáng)度，提高了測(cè)試結(jié)果的精確性和完整性．1系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)以個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)為基礎(chǔ)，包括用于A／D、D／A轉(zhuǎn)換的ISA總線接口卡、放大電路及隔離電路、激勵(lì)源等外圍設(shè)備(如圖1所示)．圖中原始信號(hào)包括磁場(chǎng)強(qiáng)度、應(yīng)變量(即磁致伸縮系數(shù))和溫度．控制信號(hào)包括磁場(chǎng)控制信號(hào)和溫度控制信號(hào)．1-l測(cè)控IPC機(jī)的配置主機(jī)采用奔騰Ⅲ1GHzCPU，256MB內(nèi)存．主板為100MHz時(shí)鐘，采用VIA694A芯片組，1條ISA插槽，5條PCI插槽．網(wǎng)卡和模擬信號(hào)放大電路板占用2
4、條PCI插槽，網(wǎng)卡用于和其他電腦問的數(shù)據(jù)交換、信號(hào)放大電路的電源由PCI接口提供，有利于系統(tǒng)的集成和維護(hù)．采用PS一2127型8位作為測(cè)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)硬件接口，完成模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)間的相互轉(zhuǎn)換．其A／D通道為12圖1表征系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖Fig．1Schematicdiagramofcharacterizationsystem位數(shù)據(jù)位寬，輸入信號(hào)為一5~+5V，轉(zhuǎn)換時(shí)間為25s，共16路，采用其中的3路分別采集磁場(chǎng)、應(yīng)變量和溫度值；D／A通道為8位數(shù)據(jù)位寬，輸出為0～5V，共2路，分別控制磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的大小和溫度的高低．1．2磁場(chǎng)的測(cè)量磁場(chǎng)大小通過數(shù)字特斯拉計(jì)得到．利用霍爾
5、探頭基于霍爾效應(yīng)將被測(cè)磁場(chǎng)量轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)fl1．設(shè)霍爾探頭的厚度為d，外界的磁感應(yīng)強(qiáng)度為日，通過霍爾探頭的恒定電流為，，則霍爾電動(dòng)勢(shì)為：=尺H餾=LsH／B(1)式中月為霍爾系數(shù)，由霍爾探頭材料的物理性質(zhì)決定；Ls為靈敏度系數(shù)，與霍爾探頭材料的物理性質(zhì)和幾收稿日期：2007-04—02作者簡(jiǎn)介：馮朝印(1964一)，男，河南禹州市人，高級(jí)講師，主要從事檢測(cè)技術(shù)研究工作．維普資訊http://www.cqvip.com2007年10月馮朝印等：磁致伸縮材料性能表征研究一801一何尺寸有關(guān)．可見在霍爾探頭確定的情況下，霍爾電動(dòng)勢(shì)值和磁感應(yīng)強(qiáng)度值成線性關(guān)系．霍爾電動(dòng)勢(shì)一
6、方面經(jīng)過數(shù)字特斯拉計(jì)內(nèi)部的放大電路后，直接由數(shù)字表頭顯示；另一方面經(jīng)由數(shù)字特斯拉計(jì)的模擬端口輸出，經(jīng)信號(hào)放大后送至測(cè)控IPC的硬件接口．1．3磁致伸縮系數(shù)的測(cè)量利用電阻應(yīng)變電路測(cè)量磁致伸縮系數(shù)的大小，原理如圖2所示，采用直流電橋平衡的方法．圖中尺。，尺，尺，尺為橋臂電阻，其中尺。為測(cè)量應(yīng)變片，粘貼在被測(cè)試樣表面；尺為補(bǔ)償應(yīng)變片，粘貼在與試樣相同材料且不受力的平板上并置于同一溫度場(chǎng)中，起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?；尺，尺為固定電阻，且尺：?尺=尺．應(yīng)變片工作時(shí)，設(shè)尺變化為R+AR，AR為應(yīng)變電阻值，則橋路不平衡輸出電壓約為：△(2)圖2電阻應(yīng)變測(cè)量電路4Fig．2Circu
7、itdiagramofelectricalresistancestraingage式中：為橋路供電電壓．將由應(yīng)變轉(zhuǎn)換得到的電壓信號(hào)AU放大后送至測(cè)控IPC相應(yīng)的A／D通道進(jìn)一步處理．1．4溫度的測(cè)量溫度值由Pt一100型熱電阻測(cè)量．測(cè)量電路采用直流電橋平衡的方法，與圖2相似，這里不在贅述．1．5磁場(chǎng)控制電路磁場(chǎng)電源為可電壓遠(yuǎn)程控制的直輸入+流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源．因直流電源要求控制信號(hào)與電源本身的電信號(hào)問電氣隔離，因此設(shè)計(jì)光電隔離電路如圖3所示．以光信號(hào)為媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的耦合和傳遞，實(shí)現(xiàn)DA輸出信號(hào)和直流電源電路的電氣隔離，抑制電干擾．模擬控制信號(hào)的傳輸要求光耦芯片具有
8、好的線性傳
