KEYENCE基恩士(shi)位移(yi)傳(chuan)感器(qi)的(de)輸出特性

　　在(zai)KEYENCE基(ji)恩士位(wei)(wei)移傳(chuan)感(gan)器下能(neng)夠產生較大的(de)磁(ci)(ci)(ci)致(zhi)伸縮應(ying)變，同時具(ju)有應(ying)力靈敏度(du)高(gao)、抗拉能(neng)力強、材料 成本較低和(he)(he)易(yi)于制備(bei)等優點(dian)(dian)，因此廣(guang)泛應(ying)用(yong)于傳(chuan)感(gan)器、換能(neng)器、等領(ling)域(yu)。在(zai)精密位(wei)(wei)移測(ce)量(liang)方面，基(ji)于魏(wei)德曼效應(ying)和(he)(he)磁(ci)(ci)(ci)致(zhi)伸縮逆效應(ying)的(de) Fe-Ga 磁(ci)(ci)(ci)致(zhi)伸縮位(wei)(wei)移傳(chuan)感(gan)器，以其測(ce)量(liang)精度(du)高(gao)、可靠(kao)性高(gao)、使用(yong)壽命長等優點(dian)(dian)，廣(guang)泛應(ying)用(yong)于機(ji)床位(wei)(wei)移控制、液面高(gao)度(du)和(he)(he)界面測(ce)量(liang)等領(ling)域(yu)。特別是由于磁(ci)(ci)(ci)鐵和(he)(he)傳(chuan)感(gan)器無(wu)需直接接觸，該(gai)種傳(chuan)感(gan)器在(zai)易(yi)燃易(yi)爆(bao)、腐蝕、輻(fu)射等惡劣環境(jing)下有著(zhu)不可替的(de)應(ying)用(yong)價(jia)值。

　　KEYENCE基恩士位(wei)移(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)以線圈為(wei)檢(jian)測(ce)裝置，其輸出量(liang)為(wei)電壓信(xin)號，對電壓信(xin)號進行分析處理從而獲得應(ying)力波(bo)(bo)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)時(shi)間(jian)(jian)，由(you)于應(ying)力波(bo)(bo)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)速度(du)一定，檢(jian)測(ce)位(wei)移(yi)通過應(ying)力波(bo)(bo)的(de)(de)波(bo)(bo)速乘以應(ying)力波(bo)(bo)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)時(shi)間(jian)(jian)即可求得。研究對磁致伸縮位(wei)移(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)的(de)(de)精度(du)進行了(le)分析，發現輸出電壓的(de)(de)峰(feng)(feng)值越(yue)大，根據閾值法或峰(feng)(feng)值法確(que)定的(de)(de)應(ying)力波(bo)(bo)傳(chuan)(chuan)(chuan)播(bo)時(shi)間(jian)(jian)越(yue)精確(que)，傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)的(de)(de)測(ce)量(liang)精度(du)越(yue)高(gao)。為(wei)研制更符(fu)合測(ce)量(liang)需求的(de)(de)磁致伸縮位(wei)移(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)，有必要對磁致伸縮位(wei)移(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)的(de)(de)輸出特性進行深入(ru)的(de)(de)研究。

　　已(yi)有(you)一些KEYENCE基(ji)恩士(shi)位移(yi)傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)輸(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)特(te)性進行研究，采用波(bo)(bo)導(dao)絲(si)(si)(si)所受的(de)(de)(de)(de)(de)扭矩描述(shu)波(bo)(bo)導(dao)絲(si)(si)(si)的(de)(de)(de)(de)(de)角應(ying)(ying)變(bian)，根據(ju)磁機(ji)械耦合原(yuan)理(li)得(de)到(dao)磁感應(ying)(ying)強度的(de)(de)(de)(de)(de)表達式，進而建(jian)立(li)起激(ji)勵磁場、偏(pian)置磁場和(he)(he)材料特(te)性與(yu)輸(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)電壓(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)系。研究發現波(bo)(bo)導(dao)絲(si)(si)(si)的(de)(de)(de)(de)(de)磁致伸縮是影響(xiang)魏德曼效應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)重要因素。基(ji)于魏德曼效應(ying)(ying)得(de)到(dao)了(le)含有(you)磁致伸縮系數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)輸(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)電壓(ya)模(mo)型，建(jian)立(li)起磁致伸縮與(yu)輸(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)電壓(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)函數(shu)(shu)關(guan)系。研究提出(chu)(chu)磁致伸縮導(dao)波(bo)(bo)位移(yi)傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)電磁感應(ying)(ying)信號(hao)來源于磁疇的(de)(de)(de)(de)(de)自由旋轉和(he)(he)應(ying)(ying)力(li)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)心運動。隨(sui)后，對應(ying)(ying)力(li)波(bo)(bo)在波(bo)(bo)導(dao)絲(si)(si)(si)中的(de)(de)(de)(de)(de)衰(shuai)(shuai)減(jian)特(te)性進行了(le)研究，提出(chu)(chu)衰(shuai)(shuai)減(jian)系數(shu)(shu)測試方法，并討論了(le)波(bo)(bo)導(dao)絲(si)(si)(si)的(de)(de)(de)(de)(de)線徑、應(ying)(ying)力(li)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)等對衰(shuai)(shuai)減(jian)系數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。研究考慮應(ying)(ying)力(li)波(bo)(bo)衰(shuai)(shuai)減(jian)特(te)性，建(jian)立(li)了(le)傳(chuan)感器(qi)輸(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)電壓(ya)隨(sui)應(ying)(ying)力(li)波(bo)(bo)傳(chuan)播(bo)(bo)距離變(bian)化的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)模(mo)型，并通過實(shi)驗(yan)驗(yan)證了(le)該模(mo)型，結(jie)果表明輸(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)電壓(ya)隨(sui)傳(chuan)播(bo)(bo)距離的(de)(de)(de)(de)(de)增大呈指數(shu)(shu)衰(shuai)(shuai)減(jian)。

　　以(yi)上(shang)研究均(jun)未涉及(ji)外(wai)加應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)KEYENCE基恩士位移(yi)傳(chuan)感器(qi)輸(shu)出(chu)(chu)特(te)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)影響，實際上(shang)，應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)可(ke)以(yi)使磁性(xing)(xing)材(cai)料產生應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)， 從(cong)而改變(bian)傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)(chu)特(te)性(xing)(xing)。研究根(gen)據位移(yi)傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)(chu)電(dian)壓與螺旋(xuan)磁場(chang)的(de)(de)(de)函數關系，進一步通過分析有效場(chang)、應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)場(chang)和磁化(hua)強度的(de)(de)(de)關系，得到應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)和磁場(chang)共同(tong)作用(yong)下的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)(chu)電(dian)壓模型(xing)。但該模型(xing)只適用(yong)于(yu)分析軸向應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)對(dui)(dui)輸(shu)出(chu)(chu)電(dian)壓的(de)(de)(de)影響，對(dui)(dui)于(yu)在波導(dao)絲安裝過程中(zhong)極容易(yi)受到的(de)(de)(de)扭(niu)轉(zhuan)力(li)(li)(li)(li)問題并不適用(yong)，扭(niu)轉(zhuan)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)對(dui)(dui)輸(shu)出(chu)(chu)電(dian)壓的(de)(de)(de)影響尚未可(ke)知。

　　本文基(ji)于材料(liao)力(li)(li)學對(dui)波(bo)導(dao)絲所受扭轉應力(li)(li)進行分析和計算(suan)，并(bing)從磁(ci)疇(chou)角度(du)研究了扭轉力(li)(li)對(dui)魏(wei)德曼效(xiao)應的影(ying)響，結(jie)合(he)合(he)金(jin)的非線(xian)性本構模型和磁(ci)致伸縮逆效(xiao)應等推(tui)導(dao)了KEYENCE基(ji)恩士位移傳感(gan)器的輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)模型。搭建預(yu)加扭轉力(li)(li)下 Fe-Ga磁(ci)致伸縮位移傳感(gan)器的輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)測(ce)試平(ping)臺(tai)，通(tong)過模型計算(suan)和實驗驗證，得到了扭轉應力(li)(li)對(dui)傳感(gan)器輸(shu)出(chu)特性的影(ying)響規(gui)律。該(gai)模型可(ke)用(yong)于預(yu)測(ce)傳感(gan)器的輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)，并(bing)為傳感(gan)器的設計優(you)化提供指導(dao)。