摘要：如何准确且快速预测磁电系数是磁电多功能器件优化设计领域的一大难题.针对这一问题,该文提出了一种新的遗传算法(GA)优化的反向传播(BP)神经网络的预测磁电系数模型.该模型弥补了BP神经网络模型中经验化计算隐含层神经元个数与手动设定模型最佳训练轮次的不足,有效地提高了GA优化后的BP神经网络的预测精度.结果表明,GA优化后的BP神经网络模型的预测指标R 2高达98.49%,比普通BP模型的预测指标R 2高2.37%,同时该模型的误差更低,故GA优化后的BP预测模型在预测磁电系数上有显著的优越性与更高的精确度.另外在GA-BP模型的基础上引入SHAP模型,充分解释输入参数对磁电系数的影响程度.本研究为更快速、简洁地预测磁电系数,优化磁电复合材料设计提供了有效的支持.

摘要：介绍了国内外磁电复合材料的研究历史和制备方法,如混相法,铁电/铁磁材料层状复合法。探讨了磁电复合材料应用研究中亟待解决的问题,指出了今后的发展趋势是改进复合材料的设计方法、制备工艺和集成器件应用。

摘要：四态存储器是一种能够在一个存储单元内记录四种信息状态的新型存储器.采用磁电复合材料Co/PZT制作了一个四态存储器的存储单元原型,该存储单元的磁电输出信号随外磁场变化存在明显的滞回现象.根据磁电滞回现象,提出了施加偏置磁场的读取原理,实际测试结果给出了区别明显的15.8μV,?4.4μV,5.5μV,?11.3μV四种信号,初步演示了磁电复合材料用作四态存储器的可行性.

摘要：针对斜拉桥工程结构高精度、高灵敏、高稳定性的检测要求,设计制备了一种多层磁电复合材料的新型索力传感器。在磁致伸缩材料尺寸最优条件下,运用环氧树脂、银导电胶粘结技术和涂胶厚度控制技术,使Terfenol-D合金与PMN-PT压电晶体、两个电极片与压电晶体均匀粘结固化,制备成层状磁电复合材料。采用漏磁场小、抗干扰好的磁回路结构设计,通过有限元方法获得复合材料驱动磁场和偏置磁场的工作范围。并在拉力试验机上进行了传感器动态性能试验。研究表明,新型索力传感器精度提高1%,响应时间最大减少50%,适合于复杂多变环境下斜拉桥索力的精确可靠检测。

摘要：声波式机械天线作为机械天线的重要类型之一,其谐振频率与固有频率高度耦合,而目前声波式机械天线受到材料尺寸限制,谐振频率较高,无法满足甚低频或更低频段的需求。为调控声波式机械天线的谐振频率,对声波式机械天线进行了振动建模,提出了增加单边固定约束、增加自由端质量和去除天线部分材料三种方法,并通过有限元仿真对所提方法进行了验证。结果表明,三种方法均能有效调控声波式机械天线的谐振频率,且与解析模型具有良好的一致性。通过应力分布研究了三种调控谐振频率方法对天线辐射的电场强度或磁场强度的影响,对声波式机械天线的设计具有重要参考意义。

摘要：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Co_(70)Fe_(30)/PZT-5/Co_(70)Fe_(30)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0.5 mm的Fe_(46.5)Ni_(48.5)Cr_(2)Ti_(2.5)Al_(0.5)(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23 A和最佳偏置磁场为30 kA/m,此时的输出电压为412 mV。以Fe-Ni为波导丝材料,基于Co_(70)Fe_(30)/PZT-5/Co_(70)Fe_(30)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±0.02 mm的测量精度以及15 mm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%。

摘要：针对磁弹效应索力传感器工程应用安装与维护技术难题,提出了一种旁路结构的磁弹性索力传感器。应用磁路定律和等效磁路法,对套筒式结构传感器进行磁路系统分析;基于等效磁路原理,设计旁路式结构索力传感器,给出器件结构参数尺寸;搭建相应的传感器试验检测系统,在WDW-300拉伸试验机上对两种传感器进行磁电复合材料诱导电压与拉力比较试验。对旁路结构索力传感器进行抗温性试验研究。结果表明,旁路结构索力传感器检测精度高,重复误差0.02%~0.5%,传感器性能稳定性和温度适应性好,适合于大跨度桥梁结构健康检测的工程应用。

摘要：在研究旁路结构的磁电复合材料索力传感器检测方法基础上,运用铁磁性分子场理论和布洛赫自旋波方法,建立磁化强度与温度的函数关系,研究温度对检测精度的影响机理。提出一种并行装配的温度补偿传感器磁路结构,运用差分运算技术,设计具有分时共享信号调理功能的差动式信号处理电路,实现全温度范围的差动式自动补偿。试验表明,在0~20 k N变载下,-30℃～＋80℃温度范围内,对诱导电压信号的波动影响小于1%,测量重复误差0.04%~0.30%,有效解决了温度补偿难题,能够满足索力检测工程要求。

摘要：为了解决传统磁致伸缩换能器激励信号能量弱、检测效率低的问题,提出一种基于PZT/Terfenol-D双层复合结构的导波换能器以提高换能效率。首先,建立换能器的谐振磁电动力学模型,设计换能器结构;其次,对设计的换能器进行仿真,验证换能器模型的合理性及可行性,并对其进行结构优化;最后,制作样机进行试验,采集换能器的激励信号能量,与传统磁致伸缩换能器和PZT换能器进行对比,并对获取的各组超声导波信号进行滤波处理,计算各自信号的幅值平方和。试验结果表明:所设计的换能器激励信号幅值平方和为PZT换能器的1.49倍,大于传统磁致伸缩换能器与PZT换能器激励信号幅值平方的总和。

摘要：提出了一种可用于变电站空间磁场能量收集的磁电型集能转换技术,该技术基于Terfenol-D磁致伸缩合金和PZT-5H压电陶瓷制备而成的层状磁电复合材料,可实现空间50 Hz工频交变磁场能量到电能的转换。阐述了能量收集单元基本结构和工作原理,并设计了基于LTC3105芯片的能量收集管理电路。实验结果表明,在10、30、60μT的50 Hz有效磁场激励下,复合材料输出电压峰值分别可达0.33、1.26、2.49 V,针对30μT的50 Hz空间交变磁场,该电路可在180 s内将1μF储能电容充电至4.1 V,这部分电能可瞬间释放以驱动后端负载工作。