稀土超磁致伸縮換能器的動態(tài)特性及其應(yīng)用.pdf

1、稀土超磁致伸縮換能器是將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或聲能的器件,具有高效的機(jī)電轉(zhuǎn)換效率。超磁致伸縮換能器作為聲波無損檢測中的震源,與錘擊震源相比,具有重復(fù)性好,便于多組信號采集的優(yōu)勢;與壓電換能器相比,激發(fā)的超聲波能量更高,適合于工程中大體積構(gòu)件質(zhì)量的聲波無損檢測。超磁致伸縮換能器的動態(tài)性能影響驅(qū)動能力、響應(yīng)特性及能量轉(zhuǎn)化效率。
　　本文首先對聲波無損檢測、聲波震源、磁致伸縮材料以及超磁致伸縮換能器進(jìn)行評述,緊接著對換能器的磁場特性及應(yīng)變

2、分布進(jìn)行研究,然后建立換能器的傳遞函數(shù)動態(tài)模型,研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對換能器動態(tài)特性的影響,最后將研制的換能器用于聲波CT檢測中,對混凝土質(zhì)量進(jìn)行評價。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)利用ANSYS電磁場有限元研究了不同電流驅(qū)動頻率下超磁致伸縮換能器磁棒中的磁場及應(yīng)變分布。結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨著輸入電流頻率的增加,軸向磁場均勻性增加,而徑向磁場均勻性減小。磁致伸縮應(yīng)變幾何分布變化顯著。
　　(2)利用克希荷夫定律、能量守恒定律等建立了超

3、磁致伸縮換能器軸向方向傳遞函數(shù)動態(tài)模型,用Matlab研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對超磁致伸縮換能器動態(tài)性能指標(biāo)影響。結(jié)果表明:單一的增加Terfenol-D棒半徑、減小Terfenol-D棒長度和負(fù)載質(zhì)量能提高換能器的動態(tài)性能,要使超磁致伸縮換能器動態(tài)性能優(yōu)良則要綜合考慮各項結(jié)構(gòu)參數(shù)的取值。
　　(3)將研制的換能器用于聲波CT檢測中,對混凝土質(zhì)量進(jìn)行評價。結(jié)果表明:超磁致伸縮換能器作震源,具有發(fā)射聲波傳播距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)重復(fù)性好,能夠采集到初始