本文關(guān)鍵詞：磁控形狀記憶合金傳感器優(yōu)化設(shè)計與模型研究

  更多相關(guān)文章： MSMA逆效應(yīng) 傳感器 模型 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 參數(shù)辨識

【摘要】：磁控形狀記憶合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy,簡稱MSMA)是近年來出現(xiàn)的一種新型智能材料,具有形變大、響應(yīng)速度快、能量密度高等優(yōu)點(diǎn),在傳感器領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。變形的磁控形狀記憶合金在外力作用下由于內(nèi)部發(fā)生孿晶再取向使材料的磁化強(qiáng)度發(fā)生改變,通常稱這種特性為MSMA逆效應(yīng)。利用逆效應(yīng)可以研制MSMA傳感器。本文基于磁控形狀記憶合金的逆效應(yīng),建立MSMA傳感器模型,通過量子-混沌粒子群算法對MSMA傳感器模型的系數(shù)進(jìn)行參數(shù)辨識,并對傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。首先,研究MSMA的變形機(jī)理,建立MSMA傳感器的磁路模型,推導(dǎo)出傳感器感應(yīng)電壓與外部磁場、預(yù)壓力、激振力的幅值和頻率之間的關(guān)系,為參數(shù)辨識提供了目標(biāo)函數(shù)。其次,根據(jù)MSMA傳感器工作條件,對MSMA傳感器進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。由電磁仿真依次優(yōu)化MSMA傳感器的鐵心結(jié)構(gòu)、永磁體尺寸和勵磁線圈匝數(shù),并構(gòu)建MSMA傳感器實(shí)驗(yàn)平臺。最后,利用混沌-量子粒子群算法對感應(yīng)電壓模型的系數(shù)進(jìn)行參數(shù)辨識,滿足不同實(shí)驗(yàn)條件下模型的適用性。為了獲得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)波形,采用小波去噪的方法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行信號處理。實(shí)驗(yàn)波形與計算結(jié)果對比驗(yàn)證了混沌-量子粒子群算法對MSMA振動傳感器模型參數(shù)辨識的有效性。
【關(guān)鍵詞】：MSMA逆效應(yīng) 傳感器 模型 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 參數(shù)辨識
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212;TB381
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 磁控形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用現(xiàn)狀分析12-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究的目的、意義和研究內(nèi)容17
• 1.4 章節(jié)安排17-19
• 第2章 MSMA逆效應(yīng)機(jī)理與模型19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 材料的變形機(jī)理19-26
• 2.2.1 晶體結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2.2 磁控形狀記憶合金的馬氏體相變20-22
• 2.2.3 磁控形狀記憶合金形狀記憶效應(yīng)機(jī)理22-24
• 2.2.4 MSMA的逆效應(yīng)機(jī)理24-26
• 2.3 MSMA傳感器模型26-30
• 2.3.1 MSMA傳感器力學(xué)特性26-28
• 2.3.2 MSMA傳感器的感應(yīng)電壓模型28-30
• 2.4 小結(jié)30-31
• 第3章 磁控形狀記憶合金傳感器設(shè)計31-52
• 3.1 MSMA傳感器的工作原理31-32
• 3.2 MSMA傳感器總體方案32-39
• 3.2.1 永磁體特性曲線32-33
• 3.2.2 MSMA傳感器勵磁方式的選擇33-37
• 3.2.3 總體方案和設(shè)計指標(biāo)37-39
• 3.3 MSMA傳感器的優(yōu)化設(shè)計39-49
• 3.3.1 MSMA傳感器鐵心結(jié)構(gòu)設(shè)計39-42
• 3.3.2 永磁體優(yōu)化設(shè)計42-45
• 3.3.3 線圈匝數(shù)的優(yōu)化45-47
• 3.3.4 預(yù)壓力系統(tǒng)設(shè)計47-49
• 3.4 MSMA傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)49-51
• 3.5 小結(jié)51-52
• 第4章 磁控形狀記憶合金傳感器模型參數(shù)辨識52-75
• 4.1 MSMA傳感器參數(shù)辨識算法52-62
• 4.1.1 基本粒子群算法53-55
• 4.1.2 量子粒子群算法55-58
• 4.1.3 混沌優(yōu)化方法58-61
• 4.1.4 量子-混沌粒子群算法描述61-62
• 4.2 參數(shù)辨識結(jié)果和仿真實(shí)驗(yàn)62-64
• 4.3 MSMA傳感器輸出感應(yīng)電壓的信號處理64-71
• 4.3.1 頻譜分析64-65
• 4.3.2 帶通濾波器設(shè)計65-67
• 4.3.3 基于小波分析的數(shù)字濾波器設(shè)計67-71
• 4.4 實(shí)驗(yàn)研究71-73
• 4.5 小結(jié)73-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果82-83
• 致謝83-84

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 國文;多孔Ni-Ti形狀記憶合金[J];金屬功能材料;2000年06期

2 唐衛(wèi)勝;TiNi形狀記憶合金的特性及應(yīng)用[J];鈦工業(yè)進(jìn)展;2000年06期

3 高英俊,陳華寧;形狀記憶合金及其在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J];廣西物理;2001年01期

4 國文;銅系形狀記憶合金的改性研究[J];金屬功能材料;2001年03期

5 劉建輝,李寧,文玉華;形狀記憶合金的應(yīng)用[J];機(jī)械;2001年03期

6 朱明;神奇的形狀記憶合金[J];企業(yè)技術(shù)開發(fā);2001年10期

7 孫世清,郭志猛,殷聲;TiNi形狀記憶合金及其多孔體[J];材料導(dǎo)報;2001年02期

8 朱明;神奇的形狀記憶合金[J];科技信息;2001年06期

9 周海鋒;形狀記憶合金及其應(yīng)用[J];機(jī)電設(shè)備;2002年05期

10 白玉俊,陳蘊(yùn)博,徐慶莘;醫(yī)用多孔Ni-Ti形狀記憶合金的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2002年09期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱玉萍;兌關(guān)鎖;;磁控形狀記憶合金變體重定向的細(xì)觀力學(xué)模型[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

2 周星;樊榮;張文娟;朱明;梁建輝;毛協(xié)民;;人工食管用TiNi形狀記憶合金的細(xì)胞毒性研究[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

3 馮燕忠;孫麗;張雯;;形狀記憶合金在工程中的應(yīng)用及探討[A];第八屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

4 劉春雨;涂福泉;許仁波;;磁控形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用進(jìn)展[A];2011中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集（第二卷）[C];2011年

5 董治中;王德法;劉文西;陳金銘;高銀露;;微量硼對鐵基形狀記憶合金的性能影響[A];2000年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（上）——2000年中國材料研討會論文集[C];2000年

6 秦添艷;;形狀記憶合金的發(fā)展[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

7 謝詩芳;劉錦文;;添加元素對Cu-11.46Al-2.86Ni形狀記憶合金韌性的響影[A];首屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];1992年

8 趙連城;蔡偉;;形狀記憶合金的研究進(jìn)展[A];第二屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];1995年

9 戴自怡;劉曉霞;;形狀記憶合金紡織品及其開發(fā)[A];第十屆長三角科技論壇——紡織分論壇論文集[C];2013年

10 于東;張博明;梁軍;武湛君;戴福洪;;形狀記憶合金混雜復(fù)合材料的力學(xué)性能模擬與實(shí)驗(yàn)分析[A];復(fù)合材料——基礎(chǔ)、創(chuàng)新、高效：第十四屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集（下）[C];2006年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李有觀;形狀記憶合金材料的發(fā)展動向[N];中國有色金屬報;2005年

2 本報駐美國記者 毛黎;換位思考別有一番洞天[N];科技日報;2012年

3 本報記者 華凌;金屬家族里的“變形金剛”[N];科技日報;2012年

4 記者 李鵬;4D打�。洪_啟材料的自我組裝時代[N];北京科技報;2014年

5 褚幼義;形狀記憶合金，材料新貴族[N];中國有色金屬報;2001年

6 李況;新型建筑電子化[N];中國房地產(chǎn)報;2003年

7 仲欣;新材料讓建筑更“聰明”[N];中華建筑報;2003年

8 敖宏;記憶合金研發(fā) 北京走在前列[N];北京日報;2000年

9 中國科學(xué)技術(shù)館 李春才　　;會記憶的金屬材料[N];大眾科技報;2004年

10 彭新建;日開發(fā)出超強(qiáng)磁性制品形狀記憶合金[N];中國冶金報;2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉記立;柱狀晶組織Cu_(71)Al_(18)Mn_(11)形狀記憶合金的性能及制備加工基礎(chǔ)研究[D];北京科技大學(xué);2016年

2 陳翔;鎳鈦鈮形狀記憶合金特性的試驗(yàn)與本構(gòu)模型研究[D];重慶大學(xué);2015年

3 王永軍;含形狀記憶合金復(fù)合結(jié)構(gòu)振動特性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

4 王玉龍;形狀記憶合金復(fù)合材料界面力學(xué)特性[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

5 陳斌;鎳鈦鈮形狀記憶合金宏細(xì)觀力學(xué)行為研究[D];重慶大學(xué);2013年

6 魯軍;磁控形狀記憶合金電磁—機(jī)械可逆轉(zhuǎn)換及應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2010年

7 李明高;TiNi形狀記憶合金與不銹鋼的連接[D];吉林大學(xué);2006年

8 周博;形狀記憶合金的本構(gòu)模型[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

9 竺致文;用形狀記憶合金對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行主動控制[D];天津大學(xué);2003年

10 朱勝利;多孔TiNi形狀記憶合金的研究[D];天津大學(xué);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 柳賓;形狀記憶合金振動系統(tǒng)分析與計算[D];天津大學(xué);2009年

2 孟兆華;形狀記憶合金復(fù)合薄板的非線性動力學(xué)研究[D];天津大學(xué);2010年

3 裴麗麗;生物醫(yī)用TiNi形狀記憶合金的制備及性能研究[D];東北大學(xué);2008年

4 楊軍;形狀記憶合金海洋溫差能發(fā)電裝置的研究[D];浙江大學(xué);2015年

5 徐萌;CuAlMn形狀記憶合金的組織細(xì)化及性能研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

6 劉冬迪;內(nèi)嵌偽彈性形狀記憶合金纖維的復(fù)合材料靜動態(tài)有限元分析[D];青島科技大學(xué);2016年

7 寇榮輝;鐵磁形狀記憶合金的同步輻射高能X射線原位衍射研究[D];東北大學(xué);2014年

8 彭媛;形狀記憶合金驅(qū)動的手腕及平臺研究[D];東北大學(xué);2014年

9 陳濤;定向凝固鐵磁形狀記憶合金力—熱—磁耦合試驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2016年

10 朱瑞;Mn基鐵磁形狀記憶合金的相變和磁性[D];南京大學(xué);2016年

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本文編號：660617