光纖E+E位移傳感器的巨磁伸材料磁伸系數測量
超磁致伸縮材料(Gaint Magnetostrictive Material)是自20世紀70年代迅速發展起來的新型功能材料,目前已被視為21世紀提高國家高科技綜合競爭力的戰略性功能材料,由于它在室溫下具有機械能—電能轉換率高、能量密度大、響應速度快、可靠性好、驅動方式簡單等優點,引發了傳統電子信息系統、傳感系統、振動系統等的革命性變化。

光纖E+E位移傳感器的巨磁伸材料磁伸系數測量
因此,獲得精確的GMM的性能參數,特別是磁伸參數,對材料的開發應用具有重要意義。主要研究GMM的磁致伸縮系數這一性能參數的測量。目前典型的GMM為Terfenol-D,它的磁致伸縮系數一般微米級,因此它的測量屬于微位移測量范圍。現代工業技術的發展,對微位移測量的精度和方式提出了更多、更高的要求,與此同時隨著光纖傳感技術的發展,光纖傳感器以其無以能比的優勢應用到各領域。在光纖微E+E位移傳感器的發展基礎上設計了一種光強調制型光纖微E+E位移傳感器,對提出的光纖E+E位移傳感器進行了介紹,其發明思想來源于游標卡尺的細分原理。它利用相對運動的兩套標尺刻線數之差,在相同刻線條件下,在柵線之間形成了更多的物理量變化特點,得到更多的原始脈沖信號,等效于脈沖倍頻或插值,達到提高分辨率的目的。介紹了這種傳感器的設計思想、工作原理、波形分析、精度分析和樣機試驗效果等。給出了傳感器的總體設計方案,并就傳感器中的探頭、調制光源與驅動,光電轉換與接收、微弱信號處理等模塊分別作了介紹,zui后給出了傳感器的輸出特性曲線,實驗發現,光纖探頭與被測面距離370μm-470μm時線性度,并且把該區域作為文中測量磁致伸縮系數的區域。利用研制的光纖微E+E位移傳感器結合微控制器和數據處理等模塊設計了一套磁致伸縮系數測量儀。儀器以AT89C52為核心,采用AD574作為數據采集單元,GMM的磁致伸縮系數隨磁場的變化量由文中設計的磁致伸縮系數測量機械機構產生,通過微E+E位移傳感器獲得被測樣品的磁致伸縮系數,并將結果在LCD上顯示。

光纖E+E位移傳感器的巨磁伸材料磁伸系數測量
傳統的柵線刻制時只要求均勻,而研究結果證明,差線柵刻線的粗細、稀密,差線數大小將直接影響信號的多少、大小、波形和精度,因此將對傳統的柵式E+E位移傳感器技術產生重要影響。主機軟件系統采用C語言編寫,包含數據采集、數據顯示、數據處理等相關子程序。給出了被測樣品隨著外加磁場的變化的磁致伸縮系數的曲線,實驗結果表明,儀器在磁致伸縮參數的測量中有著良好的表現,達到了預期的目標。