單相磁電材料的匱乏及在室溫下的低性能使磁電復(fù)合材料成為制備新一代電子器件的理想材料。壓電/磁致伸縮復(fù)合材料由于具備優(yōu)異的力電/力磁轉(zhuǎn)化功能、快速響應(yīng)特性等優(yōu)點,在磁場感應(yīng)器、磁電換能器、微波器件、諧振器等領(lǐng)域有著廣泛而重要的應(yīng)用。獲得更大的磁電耦合系數(shù)關(guān)鍵在于選擇合適的材料及器件結(jié)構(gòu)。本文結(jié)合巨磁致伸縮材料Terfenol-D的非線性本構(gòu)關(guān)系,利用有限元軟件Comsol分析了PZT/Terfenol-D/PZT復(fù)合材料在偏置磁場作用下的諧振頻率變化,并以此為基礎(chǔ)設(shè)計致力于齒輪轉(zhuǎn)速傳感的磁電式傳感器,并進(jìn)行了實驗驗證。本論文立足于結(jié)構(gòu)設(shè)計角度,提出了Z型磁電裝置,并建立了此結(jié)構(gòu)的理論模型。結(jié)果表明,磁致伸縮材料Terfenol-D長度越長,壓電材料PZT越短,Z型裝置的磁電效應(yīng)則越大。同時實驗表明,該裝置在低頻下的磁電系數(shù)可達(dá)0.283V/cm×Oe,磁電耦合性能強(qiáng)于大多數(shù)的磁電裝置。多功能化和小型化是電子器件必然的發(fā)展趨勢,具有多種特性共存并相互耦合的多鐵材料成了研究的熱點。本文將常見的鐵電材料Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O_3<... 

【文章來源】：寧波大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

三種磁電復(fù)合材料結(jié)構(gòu)

(d) (e) (f)(g) (h) (i)圖1.2 磁電復(fù)合材料九種振動模式Fig. 1.2Ninekindsofvibrationmodesinmagnetoelectric composites

2 6.5 9200 1.6 20圖2.1 動態(tài)楊氏模量曲線Fig.2.1Young'smodulusunderdifferentmagneticfield由圖 2.1 可知，超磁致伸縮材料 Terfenol-D 在預(yù)應(yīng)力為零時極化方向彈性模量E 隨著 偏 置 磁 場 增 大 而 減 小 ， 當(dāng) 磁 場 大 小 為 H =260O e時 ， E 達(dá) 到 最 小 值10 2E =1.7145 10 N /m。隨著偏置磁場的進(jìn)一步增大，E 又逐漸增大并趨于飽和。這就是 Terfenol-D 的“ E效應(yīng)”。當(dāng)預(yù)應(yīng)力 0時，化簡公式 2.1a，2.1b 得22ssMM (2.8)scoth( )MHM H 1(2.9)


本文編號：2899175