本文關(guān)鍵詞：自偏置磁電復(fù)合材料及磁傳感特性研究

  更多相關(guān)文章： 自偏置 磁電效應(yīng) 磁電復(fù)合材料 磁傳感器

【摘要】：傳感技術(shù)作為現(xiàn)代信息科學(xué)的三大支柱之一,是信息系統(tǒng)賴以生存和發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)。磁傳感技術(shù)是現(xiàn)代信息獲取過(guò)程中的一種重要途徑,廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、生命科學(xué)、空間探索、智能電網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域。目前磁傳感器朝著高靈敏度、高分辨率、微型化、低成本的方向發(fā)展,傳統(tǒng)磁傳感器已不能滿足和適應(yīng)復(fù)雜多變的工作環(huán)境和測(cè)量要求,研究新型磁傳感技術(shù)具有重要的學(xué)術(shù)意義和廣闊的應(yīng)用前景。磁電材料可實(shí)現(xiàn)無(wú)源測(cè)量、具有響應(yīng)頻帶寬、靈敏度高、線性度好等特點(diǎn),在磁傳感器領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的發(fā)展?jié)摿�。其中磁電疊層復(fù)合材料室溫下具備優(yōu)異的磁電性能,且制備工藝簡(jiǎn)單,是探測(cè)微弱磁場(chǎng)的理想器件。目前采用磁電復(fù)合材料的磁傳感技術(shù)尚處于研究階段,本論文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.51475061)的資助下,以磁電復(fù)合材料為研究對(duì)象,從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面研究了復(fù)合材料零偏置磁場(chǎng)下的磁電效應(yīng)及其磁傳感應(yīng)用。論文的具體研究工作如下:(1)分析不同材料,不同工作模式,不同層合方式對(duì)磁電疊層復(fù)合材料磁電性能的影響,研究磁電層合材料低頻和諧振時(shí)的磁電輸出特性,明確影響磁電層合材料磁傳感靈敏度的因素,為設(shè)計(jì)高性能的自偏置磁電層合材料提供理論依據(jù)。(2)針對(duì)傳統(tǒng)磁致伸縮材料性能易受外加偏置磁場(chǎng)限制,提出采用磁性能差異大的軟磁合金和超磁致伸縮材料構(gòu)造一種新型自偏置復(fù)合磁致伸縮材料。兩種磁性材料復(fù)合后增強(qiáng)了磁致伸縮材料內(nèi)部的有效磁場(chǎng),提高了無(wú)偏置磁場(chǎng)下材料的性能。揭示了自偏置現(xiàn)象的物理機(jī)理,利用理論推導(dǎo)和仿真軟件對(duì)復(fù)合磁致伸縮材料的內(nèi)部磁場(chǎng)進(jìn)行了研究。(3)將自偏置復(fù)合磁致伸縮材料與壓電材料層合,設(shè)計(jì)了一種五相對(duì)稱自偏置磁電層合材料,實(shí)驗(yàn)研究了自偏置磁電層合材料在無(wú)外加偏置磁場(chǎng)作用下低頻和諧振態(tài)的磁電轉(zhuǎn)換性能,發(fā)現(xiàn)相比于傳統(tǒng)的磁電復(fù)合材料,自偏置磁電材料在零偏置下?lián)碛懈鼉?yōu)異的磁電轉(zhuǎn)換能力,并研究了軟磁合金厚度、激勵(lì)頻率等影響復(fù)合材料磁電性能的因素。(4)利用提出的自偏置磁電層合材料設(shè)計(jì)一種自偏置磁場(chǎng)傳感器,用于探測(cè)微弱交變磁場(chǎng),搭建磁傳感器測(cè)試系統(tǒng)對(duì)自偏置磁場(chǎng)傳感器的傳感性能進(jìn)行了測(cè)試分析。并將該傳感器應(yīng)用于輸/供電傳輸線,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸/供電線路的有效監(jiān)測(cè)。
【關(guān)鍵詞】：自偏置 磁電效應(yīng) 磁電復(fù)合材料 磁傳感器
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212;TB33
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 研究目的及意義9-10
• 1.2 磁電材料研究進(jìn)展10-18
• 1.2.1 單相磁電材料11-12
• 1.2.2 磁電復(fù)合材料12-13
• 1.2.3 磁電疊層復(fù)合材料13-16
• 1.2.4 自偏置磁電材料16-18
• 1.3 磁傳感器研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.1 磁傳感方式比較18-19
• 1.3.2 基于磁電復(fù)合材料的磁傳感器19-20
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容20-21
• 2 磁電效應(yīng)理論基礎(chǔ)21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 磁致伸縮材料21-28
• 2.3 壓電材料28-30
• 2.4 磁致伸縮/壓電材料層合方式和工作模式30-31
• 2.5 磁電層合材料的低頻及諧振磁電響應(yīng)31-32
• 2.6 影響磁電層合材料磁電響應(yīng)的因素32-33
• 2.7 小結(jié)33-35
• 3 自偏置磁電效應(yīng)機(jī)理及仿真35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 自偏置磁電效應(yīng)的物理機(jī)理35-42
• 3.2.1 自偏置復(fù)合磁致伸縮材料設(shè)計(jì)35-36
• 3.2.2 Fe Co V對(duì)Terfenol-D內(nèi)部有效磁場(chǎng)的影響36-41
• 3.2.3 復(fù)合磁致伸縮材料的磁機(jī)特性41-42
• 3.3 自偏置磁電復(fù)合材料仿真分析42
• 3.4 小結(jié)42-45
• 4 自偏置磁電復(fù)合材料的磁電性能45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 復(fù)合材料制備與測(cè)試系統(tǒng)45-48
• 4.2.1 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制備45-46
• 4.2.2 磁電性能測(cè)試系統(tǒng)46-48
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及其相關(guān)參數(shù)48
• 4.3 兩種磁電復(fù)合材料性能對(duì)比分析48-50
• 4.4 自偏置磁電復(fù)合材料的磁電性能測(cè)試50-54
• 4.4.1 偏置磁場(chǎng)對(duì)諧振磁電響應(yīng)的影響50-51
• 4.4.2 交變磁場(chǎng)頻率對(duì)磁電性能的影響51
• 4.4.3 偏置磁場(chǎng)對(duì)諧振頻率的影響51-52
• 4.4.4 低頻交變磁場(chǎng)下的磁電響應(yīng)性能52-53
• 4.4.5 零偏置下自偏置磁電復(fù)合材料的磁場(chǎng)探測(cè)性能53-54
• 4.5 小結(jié)54-55
• 5 基于自偏置磁電復(fù)合材料的磁傳感器55-67
• 5.1 引言55
• 5.2 自偏置磁傳感器工作原理55-56
• 5.2.1 傳感原理55
• 5.2.2 交流磁場(chǎng)探測(cè)靈敏度分析55-56
• 5.3 磁傳感器測(cè)試儀器系統(tǒng)56-57
• 5.3.1 系統(tǒng)構(gòu)成56-57
• 5.3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)備57
• 5.3.3 系統(tǒng)軟件平臺(tái)57
• 5.4 磁傳感性能測(cè)試結(jié)果及分析57-62
• 5.4.1 傳感器靈敏度及線性度的測(cè)量58-59
• 5.4.2 傳感器分辨率的測(cè)量59-60
• 5.4.3 傳感器遲滯性的測(cè)量60-61
• 5.4.4 傳感器重復(fù)性的測(cè)量61-62
• 5.4.5 磁場(chǎng)方向?qū)Υ艂鞲衅餍阅艿挠绊?/span>62
• 5.5 自偏置磁傳感器在電流監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用62-65
• 5.5.1 測(cè)試系統(tǒng)63-64
• 5.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論64-65
• 5.6 傳感器性能分析65-66
• 5.7 小結(jié)66-67
• 6 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 結(jié)論67-68
• 6.2 研究展望68-69
• 致謝69-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 附錄 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和專利77
• 發(fā)表論文77
• 申請(qǐng)專利77

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1 ;高性能磁電式編碼器問(wèn)世[N];今日信息報(bào);2004年

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1 徐曉玉;自偏置磁電復(fù)合材料及磁傳感特性研究[D];重慶大學(xué);2016年

2 肖明偉;磁電式振動(dòng)速度傳感器低頻特性補(bǔ)償?shù)难芯縖D];重慶大學(xué);2011年

3 夏慶國(guó);磁電層狀結(jié)構(gòu)振動(dòng)與有限元分析[D];寧波大學(xué);2012年

4 夏龍;層狀磁電器件的振動(dòng)研究與有限元分析[D];寧波大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：752575