磁致伸缩材料及其位移传感器研制

摘要

本文对磁致伸缩材料及其位移传感器的室温及高温性能进行了研究，为磁致伸缩材料及其位移传感器在恶劣工况(如倾斜摇摆、振动冲击)及高温高压等特殊环境方面的应用作准备。本文研究并设计了高温大磁致伸缩材料，并在此基础上制备出了高居里温度(Tc=366.3℃)、大饱和磁致伸缩系数(λ<,s>=28×10<'-6>)磁致伸缩材料。由该材料组装的磁致伸缩位移传感器能在高温(300℃)环境下工作，并具备较高的可靠性。 本文的主要研究工作包括： ①对高温大磁致伸缩材料进行了合理的合金成分设计，并制备出了一种新型的可用于高温使用的磁致伸缩材料。 ②研究了磁致伸缩合金材料的耐高温性能、热物理等性能；并对材料的冷热加工工艺、最终热处理工艺、磁性能、金相组织、居里温度进行了研究；并对比分析了经高温热老化处理前后材料的相关性能。 ③对磁致伸缩位移传感器用高温永磁体进行了研究，对高温永磁体进行成分设计，对比分析了经高温热老化处理前后高温永磁体的相关性能的变化。 ④研究了磁致伸缩位移传感器总体结构，并研究传感器激励电路、信号接收与处理电路。 ⑤研究了磁致伸缩位移传感器输出的线性化、温度补偿、抗干扰等。 ⑥研究了磁致伸缩位移传感器的总体性能：测量分辨率精度、重复性精度、温度系数。 ⑦研究了磁致伸缩位移传感器在恶劣过程环境下(抗振动、抗冲击、高温、高压等)的可靠性。 本文的研究工作为磁致伸缩材料的高温应用与开发提供了支撑，特别是对于磁致伸缩位移传感器的高温研究与开发具有重要的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1磁致伸缩材料及其位移传感器研究的背景和意义

1.2国内外研究现状及其进展

1.3本文研究的目的及主要内容

1.3.1本文研究的目的

1.3.2本文研究内容

2磁致伸缩理论、材料制备及性能

2.1磁致伸缩理论

2.1.1磁致伸缩现象及磁致伸缩的产生机制

2.1.2磁致伸缩材料的物理特性

2.1.3磁致伸缩材料在交变磁场中的物理特性

2.2磁致伸缩参数测试方法

2.2.1形变电阻法

2.2.2光杠杆法

2.3磁致伸缩材料应用

2.3.1力学传感器

2.3.2磁场传感器

2.3.3材料特性传感器

2.3.4位移和运动传感器

2.3.5声频和超声传感器

2.4磁致伸缩材料设计、制备及性能

2.4.1合金组元选择及成份设计

2.4.2合金的制造工艺研究

2.4.3磁致伸缩合金相关性能

3高温永磁体的制备及性能

3.1引言

3.2研究内容

3.2.1.成分设计和制造工艺

3.2.2热老化处理前磁性能

3.2.3热老化处理后磁性能研究

3.2.4化学稳定性

3.2.5居里温度

4磁致伸缩位移传感器研制

4.1磁致伸缩位移传感器原理

4.1.1磁致伸缩位移传感器工作原理

4.1.2工作波形图

4.2磁致伸缩位移传感器结构及电路设计

4.2.1分离式结构设计

4.2.2电路设计

4.2.3温度补偿设计

4.3磁致伸缩材料状态对磁致伸缩位移传感器检测信号的影响

4.3.1磁致伸缩波导丝表面不连续性对检测信号的影响

4.3.2波导丝中的剩磁影响

4.4磁致伸缩位移传感器相关性能

4.4.1有效量程试验

4.4.2振动试验

4.4.3冲击试验

4.4.4倾斜和摇摆试验

4.4.5温度循环试验

4.4.6线性度及重复性试验

4.4.7长时间稳定试验

4.4.8外磁场干扰试验

4.4.9弯曲试验

4.4.10保护管高压试验

5结论

致谢

参考文献