仪器仪表学报

作者：李保良，李明明，李海毅，翁 玲，黄文美

单位：李保良,1. 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室，2. 河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室,,李明明,1. 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室，2. 河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室,,李海毅,1. 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室，2. 河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室,,翁 玲,1. 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室，2. 河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室,,黄文美,1. 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室，2. 河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室,

关键词：温度传感器;磁致伸缩扭转波;输出电压;波速;热敏材料

基金：国家自然科学基金（51777053，51801053，52077052）、中央引导地方科技发展资金项目（226Z1704G）、河北省自然科学基金（E2019202315，E2022202067）项目资助

超声导波温度传感器是目前工业领域中新兴的测温仪表,其导波的选取对传感器的测温性能有着重要的影响。磁致伸缩扭转波具有易于产生与拾取、衰减小的特点,且其波速随温度呈线性关系,适合应用于超声导波温度传感器的设计。本文选用磁致伸缩材料Fe83Ga17丝产生和传导磁致伸缩扭转波,通过固定距离内扭转波的飞行时间与温度的关系,计算扭转波的波速与温度的拟合关系,根据该拟合关系与实测扭转波波速实现温度测量,并提出了基于磁致伸缩扭转波温度传感器的输出电压模型。实验可得,在室温~500℃下,磁致伸缩温度传感器的输出电压幅值达到215.7~465.2mV,与本文提出的输出电压模型一致,能够满足一定温度范围内的测温要求。为提高温度传感器的测温上限,将Fe83Ga17丝与热敏材料Ni20Cr80丝耦合成新的波导丝,得到了结构优化后的温度传感器。在室温~1200℃温度区间内,传感器能够输出幅值范围为44.9~85.6mV的输出电压信号,温度与扭转波波速的拟合关系始终保持高度线性,有能力实现1200℃以下的可靠测温。

来源：2022年第10期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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