摘要：为了在较宽频率和磁通密度范围内实现铁磁材料损耗的准确预测,为电力变压器的优化设计提供参考,该文以经典Bertotti损耗分离模型为基础,提出一种既能考虑铁磁材料非线性,又能准确模拟谐波激励条件下材料损耗的计算模型。首先,基于正弦激励下测量的铁损数据,采用二频率法计算低频低磁通密度条件下的磁滞损耗,并求得磁滞损耗表达式。然后,根据磁通密度变化率的有效值提出动态损耗因子以计算剩余损耗,实现了铁损分离。在此基础上,考虑到磁通密度较高时铁磁材料的非线性,引入非线性修正项对损耗进行修正。最后,针对铁磁材料的实际工作条件,计算1000Hz频率范围内以及不同谐波激励工况下的损耗。结果表明,损耗计算值与实验测量值吻合度较高,验证了模型的有效性。

摘要：为了实现对不同物体表面微观结构的检测,并判断出不同物体的粗糙度和细密度,利用铁镓合金材料(Galfenol)的逆磁致伸缩效应设计并制作了一种高精度和高响应的纹理探测触觉传感器。基于欧拉-伯努利梁结构动力学理论、磁致伸缩材料线性本构方程和法拉第电磁感应定律建立了纹理表面微观结构与输出电压之间的关系。实验结果表明:在粗糙度大于6.5的范围内,传感器可以精确识别物体的粗糙度;在细密度大于6的范围内,提取谐波频率的方法对细密度的识别具有较高的灵敏度;在细密度小于6的范围内,提取功率谱重心的方法对细密度的识别具有较高的灵敏度。因此,利用传感器获得的信号,通过特征值提取可以表征物体的粗糙-光滑、稀疏-细密属性。

摘要：TbDyFe合金可应用于高频乃至超声频率器件中,高频磁场(f>1 kHz)下TbDyFe合金(Terfenol-D)磁滞现象及损耗严重。研究不同厚度TbDyFe合金叠片的动态磁特性及损耗特性对于设计高频范围的器件至关重要。采用AMH-1M-S型动态磁特性测试系统测量了不同厚度TbDyFe合金叠片在不同驱动磁场频率和磁密幅值下的动态磁滞回线。基于动态磁性理论和损耗计算模型,对比分析了不同厚度TbDyFe合金叠片的动态磁特性参数,并对高频范围内的损耗机理进行了深入研究。实验结果表明,当磁密幅值B_m=0.05 T、频率为5 kHz时,1 mm厚叠片结构样品与单片2 mm厚样品相比,动态磁滞回线横向变窄,所需磁场强度减小,矫顽力和磁能损耗值分别减小了26.4%和28.1%,振幅磁导率增大了11.7%。在一定磁密幅值下,TbDyFe合金的复磁导率实、虚部和振幅磁导率随频率增大,整体呈现出数值减小、减速变慢趋势;在高频高磁密条件下(f>5 kHz、B_m>0.06 T),厚度减小使TbDyFe合金损耗减小更为明显。

摘要：该文引入小磁滞回线下磁能损耗数学模型,使用AMH-1M-S型动态磁特性测试系统测量了Fe-Co-V、Terfenol-D与Fe-Ga合金样品的高频磁滞回线,利用实验测试结果结合数学模型对比分析了三种材料的磁导率幅值、介质损耗因数、介质储能和电磁损耗变化规律。当励磁磁场频率为50kHz时,随着磁感应强度的增加,Terfenol-D和Fe-Ga合金的介质损耗因数近似线性增加,三种合金样品的电磁损耗均增大。当磁感应强度为0.03T时,随着励磁磁场频率的增加,Fe-Co-V、Fe-Ga合金磁导率幅值都先增大后减小,Terfenol-D合金的介质储能增加最快并且其电磁损耗随频率增速最快。在1~40kHz内Fe-Ga合金的电磁损耗高于Fe-Co-V合金,在40~60kHz内Fe-Ga合金电磁损耗低于Fe-Co-V合金。该文结果为磁致伸缩材料的电磁损耗分析与高频器件设计提供了依据。

摘要：基于非线性压磁方程,通过COMSOL有限元仿真平台,分析了片状铁镓合金的压磁效应。仿真研究了不同偏置磁场和不同应力下铁镓合金动态压磁系数的变化。参考悬臂梁特性,利用铁镓合金设计并制作了一种新型的磁致伸缩力传感器。根据电磁学理论和压磁效应,建立了力传感器的测试模型。搭建磁致伸缩力传感器实验平台,通过实验研究了偏置磁场和力对输出特性的影响。通过仿真和实验结果可知,偏置磁场强度为4.5 kA/m时,压磁系数最大值为17.5 T/GPa。传感器的测力范围为0~4 N,在0~2 N内传感器有较高的灵敏度。该传感器具有结构简单,灵敏度高等优点,可满足对力精确感知的要求。

摘要：Fe-Ga合金的动态磁导率和损耗是研究Fe-Ga合金器件设计和应用的基础。为了研究高频Fe-Ga合金传感器,首先需要分析Fe-Ga合金的动态磁导率和损耗。该文建立了环形Fe-Ga合金动态磁导率和损耗模型,并采用AMH-1M-S型动态磁特性测试系统测量了不同磁场频率下Fe-Ga合金弹性磁导率、黏滞性磁导率和损耗因数曲线,利用阻抗分析仪测试环形Fe-Ga合金的电阻和电感,通过模型计算出不同频率下的环形Fe-Ga合金的弹性磁导率和黏滞性磁导率,分析了弹性磁导率和黏滞性磁导率随磁场频率的变化情况。结果表明,随着磁场频率增大,弹性磁导率先下降后升高,黏滞性磁导率不断升高,模型计算结果与实验结果一致。损耗因数随着磁场频率的增加先增加后降低最后趋于平稳。电磁损耗和介质储能随着磁场频率的增加逐渐增大。

摘要：为提高磁致伸缩位移传感器的测量精度,需要从理论和实验上分析传感器的输出特性。针对扭转力作用下波导丝发生磁化状态的改变进而影响传感器的输出特性这一问题,基于材料力学求解扭转应力,并从磁畴角度分析扭转力对魏德曼效应的影响,结合Fe-Ga合金的非线性本构模型和磁致伸缩逆效应等建立磁致伸缩位移传感器的输出电压模型,计算不同螺旋磁场和扭转力下的输出电压。搭建预加扭转应力下输出电压的测试平台,从理论和实验上确定输出电压随扭转应力的增大呈非线性减小的变化规律。研究还表明:在同一磁场下,正向扭转应力导致的电压降小于反向扭转应力导致的电压降,提高偏置磁场或激励磁场可以从一定程度上抵消扭转应力对电压的影响。研究可为设计大量程高精度的位移传感器提供理论依据与指导。

摘要：人工搜索群算法(Artificial search swarm algorithm, ASSA)是受人类士兵通过信息交流完成目标搜索行为及过程启发而设计的一种仿生智能算法.针对基本人工搜索群算法中固定参数可能导致算法过早陷入局部最优解的缺陷,提出一种动态参数改进人工搜索群算法(Improved artificial search swarm algorithm, IASSA).通过引入全局权重系数改善侦查行为中搜索群的历史经验位置,从而加强全局最优个体对整个种群的引导作用;利用动态协同参数提高士兵协同行为的搜索概率,以加强种群之间局部信息交流;采用动态步长策略提高算法的收敛速度和收敛精度;为了检验改进算法的优化性能,采用15个测试函数进行仿真实验.实验结果表明,所提出的改进算法可有效避免早熟现象,在收敛速度和收敛精度上较基本人工搜索群算法和若干同类优化算法有显著提高.

摘要：为了准确测试金属材料在实际工作环境中的力学性能,提出一种基于电磁感应原理的金属板轴向在役加载方案。设计了用于金属板材结构的电磁加载装置和基于电容充放电原理的脉冲激励电源。通过有限元仿真分析了该装置对铝板的加载效果,得到了均匀分布的单轴应力。搭建了电磁加载实验平台,并采用超声应力检测方法对所产生电磁力进行了测量。实验测量结果与仿真结果相吻合,验证了该方案的可行性,实现了金属板材单轴应力的快速、原位加载。

摘要：为了研究高压直流输电系统中直流偏磁电力变压器叠片铁心中的损耗及磁通分布,提出并研制了完全按照电力变压器铁心的标准设计和叠装工艺制作的叠片铁心模型。通过模型实验获得了叠片材料在不同偏置磁场作用时的损耗曲线,解决了直流偏磁条件下叠片铁心三维电磁场数值计算中所需要的材料性能数据问题。考察了不同偏置磁场作用下变压器铁心取向硅钢片中的损耗和磁通分布,研究不同偏置磁场强度对取向硅钢片特性的影响,提出解决计算三维非线性和各向异性涡流问题的实用措施。研究表明,不同偏磁工况下模型铁损和磁通的计算结果和测量结果具有较好一致性,所得结果和结论有助于通过优化设计来提高电力变压器的性能指标。