仪器仪表学报

作者：高 亮，李明明，王 千，党文娅，翁 玲

单位：高 亮,1. 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) ,2. 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学),,李明明,1. 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) ,2. 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学),,王 千,1. 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) ,2. 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学),,党文娅,1. 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) ,2. 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学),,翁 玲,1. 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) ,2. 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学),

关键词：磁致伸缩;磁电复合材料;位移传感器;输出电压模型;小盲区

基金：国家自然科学基金(52377007)、河北省自然科学基金(E2022202067)项目资助

针对液压缸、精密机械等安装空间有限、精度要求高的位移测量场景,本文提出了一种磁电耦合传感构型的高精度小盲区磁致伸缩位移传感器。该传感器的信号检测元件采用Co70Fe30/PZT-5/Co70Fe30磁电复合材料作为核心敏感材料,该复合材料具有纵向磁化-横向极化的工作模式。基于玻尔兹曼统计量、磁电效应和逆磁致伸缩效应建立了磁电耦合式磁致伸缩位移传感器的输出电压模型,并选用直径为0.5mm的Fe46.5Ni48.5Cr2Ti2.5Al0.5(后简称Fe-Ni)波导丝搭建了脉冲电流、轴向偏置磁场可调的实验平台,验证了模型的准确性。确定了传感器的最佳激励脉冲电流为23A和最佳偏置磁场为30kA/m,此时的输出电压为412mV。以Fe-Ni为波导丝材料,基于Co70Fe30/PZT-5/Co70Fe30磁电复合材料,设计了磁电耦合式磁致伸缩位移传感器样机,并搭建了位移传感器测量校准平台,测试得到样机具有±0.02mm的测量精度以及15mm的盲区距离,与同参数的传统线圈传感式磁致伸缩位移传感器相比精度提高了33%,盲区距离减小了85%。

来源：2024年第10期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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