一种交变载荷下 Galfenol 力传感器结构与能量效率的优化策略

摘要：

提出了一种新的面向交变载荷的力传感器测量结构，以 Galfenol 合金为敏感元件，将合金的两端加工成与锁紧结构配合的接口，可以对 Galfenol 棒进行挤压或者拉伸，通过检测材料磁化率变化引起的感应电动势可以确定外加交变负载的大小与方向。在传感器工作机理的基础上，提出了一种传感器能量利用效率优化策略，采用封闭结构对 Galfenol 合金力传感器磁路进行了设计与优化，分别采用二维和三维有限元方法，研究了开放式磁路结构和提出的新型结构在磁路分布以及能量利用效率上的特征。仿真和实验结果表明，所提出的新型传感器结构，不仅在结构上可以增强 Galfenol 合金中磁通密度分布的均匀性，同时可以大幅提升传感器的能量利用效率，其提升率超过50%，同时对所设计的传感器结构进行加载交变载荷试验，试验结果验证了传感器设计方案的可行性。

关键词：Galfenol 合金、交变载荷、力传感、磁通分布、能量利用率

分类号：TH823

资助基金：国家自然科学基金资助项目51205293,51175395;浙江省“钱江人才计划”D 类计划资助项目QJD1302003;广西制造系统与先进制造技术重点实验室开放基金资助项目11-031-12S06

在线出版日期：2014-12-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：3188-3194