磁致伸缩扭转导波小管径弯管检测

针对扭转导波对小管径弯管的检测问题,分别采用数值模拟和实验方法进行研究。使用ANSYS软件模拟扭转导波在弯管中的传播;设计一种针对小管径管道的磁致伸缩扭转导波检测传感器,并对弯管进行检测,建立该传感器的导波激发和接收模型,利用理论模型对实验信号进行解读。研究结果表明:T(0,1)模态导波在小管径管道弯头处发生模态转换,部分T(0,1)模态转换成F(1,1)模态,F(1,1)模态具有方向性,垂直于弯头拱背-拱腹方向;模态转换会造成检测信号的双端面反射现象,第二个端面回波与第一个端面回波幅值比随频率的增大呈减小趋势;传感器激发出的纵向磁致伸缩力会导致实验信号中出现少量纵向模态导波。研究结论为磁致伸缩扭转导波对小管径弯管的检测提供理论指导。     

超磁致伸缩材料特性及其工程应用综述

超磁致伸缩材料是实现电磁能-机械能二者能量和信息高效转换的功能材料。介绍超磁致伸缩材料的特性及器件优异的性能,较全面综述超磁致伸缩材料在各个领域的应用与开发情况,分析开发超磁致伸缩器件需要解决的若干关键技术问题,展望超磁致伸缩材料广阔的应用和发展前景。     

管道超声导波无损检测技术应用研究

利用研制的磁致伸缩超声导波无损检测装置对长直无缝钢管、舰用锅炉U型管和弯管进行了大量试验研究.研究发现,通过对该装置中磁致伸缩传感器的放置位置及方向进行适当调整,此装置即可在管道中激发纵向导波;该技术对管道壁厚减薄、磨损或腐蚀、裂纹、焊缝等缺陷同样具有检测能力;选择低频(20~40 kHz)激励脉冲信号有利于减少波的发散特性和提高缺陷的检测能力;导波在管道中传播衰减缓慢,适用于长距离、大范围、快速、非接触管道检测.     

基于杂草算法的超磁致伸缩作动器耦合模型识别

考虑磁滞损耗、动态应力等因素的超磁致伸缩作动器磁滞模型可有效揭示电-磁-机-热多场耦合效应,但准确识别其非线性模型往往存在较大困难。智能杂草算法具有激烈的竞争机制和较强的搜索能力,可用于解决作动器多目标物理参数辨识问题。传统算法的种子数量以线性方式产生且分布方差与适应度缺乏联系,极大地影响了算法收敛速度和模型识别精度。为此,提出一种非线性繁殖和分布的混合改进杂草算法,并将其应用于超磁致伸缩作动器模型识别。实验表明:改进算法具有较强的噪声抑制能力,能精确辨识含有噪声扰动的作动器磁滞非线性模型物理参数;模型预测值和实验数据误差较小,所识别参数可使磁滞非线性模型较为全面地描述作动器多场耦合机理和动态特性。     

磁致伸缩作动器的设计与性能分析

在分析超磁致伸缩材料特性的基础上设计了一种微位移作动器.通过有限元分析,对作动器的结构进行优化,得到均匀的偏置磁场和激励磁场;设计了预压力加载结构和强制冷却结构.对该作动器的动、静态性能进行了测试,结果表明:作动器基本上工作在线性区域内,其位移伸缩量大,低频动态性能较好,高频谐波分量影响较小,相位延迟较小,同时也证明了对作动器的磁场分析和结构优化是正确的.     

多弯头管道磁致伸缩导波无损检测技术

为了研究超声导波在弯管中的传播特性及检测可行性,使用磁致伸缩导波仪器及传感器对多弯头管道进行了检测实验,并对弯管中导波的传播速度、模态转换、能量衰减等现象进行了探讨。结果表明:当弯管弯曲程度较小时,弯管中导波传播速度与直管中近似;弯管中导波存在明显的模态转换现象;弯管中导波能量随着时间近似呈指数形式衰减,且衰减规律与激励频率存在密切联系。该研究结果可以为复杂结构弯曲管道的导波检测提供参考。     

基于磁致伸缩式超声导波测温技术基础研究

温度是科学研究中最普遍的物理量,也是生产精密仪器的重要参数,然而国内对于高温环境除热电偶测温传感器外尚无可靠的原位测试方法。依据超声导波测温的原理,设计出一套基于磁致伸缩效应的超声导波测温装置,测试了该装置在常温以及常温(12℃)~600℃的运行情况。实验表明,该装置可以在高温环境下稳定运行,并且得到常温(12℃)~600℃范围内的起始声波和端面回波之间时间间隔△t与介质温度之间的对应关系,为2 000℃以上的高温测量奠定了基础。     

磁致伸缩作动器的位置跟踪补偿控制

为提高磁致伸缩作动器控制精度,以 Jiles-Atherton 磁滞和动力学模型为基础,通过优化偏执磁场和预紧力来提高作动器线性度,并基于前馈控制、PID 反馈控制及柔性神经网络理论,提出了前馈补偿 PID 及柔性神经网络前馈补偿 PID 控制策略。同时,以偏置正弦和阶跃为指令信号,研究作动器的位置跟踪和补偿控制。仿真表明：相比常规 PID 控制和前馈补偿 PID 控制,柔性神经网络前馈补偿 PID 控制具有更好的位置跟踪效果和抗干扰能力,具有无振荡、无超调、响应速度快的特点。     

预应力作用超磁致伸缩材料磁滞回线的温度敏感性分析

超磁致伸缩材料Terfenol-D具有应力温度敏感特性。通过循环油浴加热的实验方法,测量超磁致伸缩材料在力热磁耦合下的磁滞回线,发现预应力的增加有效降低了温度对材料低磁场性能的影响,材料显示了良好的低磁场温度稳定性能。试件在高预应力120 MPa、磁场强度300 kA/m的条件,磁化强度出现先增大后减小的现象,磁化衰减幅度得到减弱。