光纤E+E位移传感器的巨磁伸材料磁伸系数测量
超磁致伸缩材料(Gaint Magnetostrictive Material)是自20世纪70年代迅速发展起来的新型功能材料,目前已被视为21世纪提高国家高科技综合竞争力的战略性功能材料,由于它在室温下具有机械能—电能转换率高、能量密度大、响应速度快、可靠性好、驱动方式简单等优点,引发了传统电子信息系统、传感系统、振动系统等的革命性变化。

光纤E+E位移传感器的巨磁伸材料磁伸系数测量
因此,获得精确的GMM的性能参数,特别是磁伸参数,对材料的开发应用具有重要意义。主要研究GMM的磁致伸缩系数这一性能参数的测量。目前典型的GMM为Terfenol-D,它的磁致伸缩系数一般微米级,因此它的测量属于微位移测量范围。现代工业技术的发展,对微位移测量的精度和方式提出了更多、更高的要求,与此同时随着光纤传感技术的发展,光纤传感器以其无以能比的优势应用到各领域。在光纤微E+E位移传感器的发展基础上设计了一种光强调制型光纤微E+E位移传感器,对提出的光纤E+E位移传感器进行了介绍,其发明思想来源于游标卡尺的细分原理。它利用相对运动的两套标尺刻线数之差,在相同刻线条件下,在栅线之间形成了更多的物理量变化特点,得到更多的原始脉冲信号,等效于脉冲倍频或插值,达到提高分辨率的目的。介绍了这种传感器的设计思想、工作原理、波形分析、精度分析和样机试验效果等。给出了传感器的总体设计方案,并就传感器中的探头、调制光源与驱动,光电转换与接收、微弱信号处理等模块分别作了介绍,zui后给出了传感器的输出特性曲线,实验发现,光纤探头与被测面距离370μm-470μm时线性度,并且把该区域作为文中测量磁致伸缩系数的区域。利用研制的光纤微E+E位移传感器结合微控制器和数据处理等模块设计了一套磁致伸缩系数测量仪。仪器以AT89C52为核心,采用AD574作为数据采集单元,GMM的磁致伸缩系数随磁场的变化量由文中设计的磁致伸缩系数测量机械机构产生,通过微E+E位移传感器获得被测样品的磁致伸缩系数,并将结果在LCD上显示。

光纤E+E位移传感器的巨磁伸材料磁伸系数测量
传统的栅线刻制时只要求均匀,而研究结果证明,差线栅刻线的粗细、稀密,差线数大小将直接影响信号的多少、大小、波形和精度,因此将对传统的栅式E+E位移传感器技术产生重要影响。主机软件系统采用C语言编写,包含数据采集、数据显示、数据处理等相关子程序。给出了被测样品随着外加磁场的变化的磁致伸缩系数的曲线,实验结果表明,仪器在磁致伸缩参数的测量中有着良好的表现,达到了预期的目标。