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光学精密工程 2009年第3期17卷 563-569页

作者：姜建山黄尚廉陈伟民唐德东重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆交通大学信息科学与工程学院重庆400074 重庆科技学院电子信息工程学院重庆401331

基于钢缆索逆磁致伸缩索力测量原理,讨论了一种旁路励磁的索力传感器。用磁导分析法对磁路做了详细的推导,结果表明可通过检测感应线圈的感应电压反映材料所受的外力,传感器输出与外力信号本身的变化、感应线圈的匝数、材料截面积、外... 详细信息

基于钢缆索逆磁致伸缩索力测量原理,讨论了一种旁路励磁的索力传感器。用磁导分析法对磁路做了详细的推导,结果表明可通过检测感应线圈的感应电压反映材料所受的外力,传感器输出与外力信号本身的变化、感应线圈的匝数、材料截面积、外激励磁化场及该磁场下的材料磁导率有关。在外力缓慢变化的情况下,可通过求感应积分电压得到外力。从激励磁化方式、参考工作点的选取、传感器的尺寸设计原则等3个方面做了讨论,确定了传感器的参数。最后,利用万能拉力机对该种结构的传感器做了拉力模拟实验,实验结果表明,旁路励磁的传感器测量灵敏度达到1.6mV/kN,磁路分析与参数设计比较合理,可用于钢缆索的索力测量。

关键词：索力传感器钢缆索索力逆磁致伸缩效应磁路参数设计

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旁路励磁的钢缆索索力传感器参数设计与实验

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仪器仪表学报 2009年第6期30卷 1158-1163页

作者：姜建山陈伟民黄尚廉重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆交通大学信息科学与工程学院重庆400074

建立钢缆索索力传感理论模型,分析了施加在缆索材料上的力信号(外力和应变)与磁信号(磁感应强度、磁场强度)之间的耦合关系;提出一种改进的旁路励磁索力传感器,用磁导分析法对磁路做了详细的推导,结果表明可通过检测感应线圈的感应电压... 详细信息

建立钢缆索索力传感理论模型,分析了施加在缆索材料上的力信号(外力和应变)与磁信号(磁感应强度、磁场强度)之间的耦合关系;提出一种改进的旁路励磁索力传感器,用磁导分析法对磁路做了详细的推导,结果表明可通过检测感应线圈的感应电压反映材料所受的外力;在缓变力情况下,传感器灵敏度与感应线圈的匝数、外激励磁化场及该磁化场下的材料磁导率有关。重点从激励磁化方式、参考工作点的选取、传感器的尺寸设计等三方面做了讨论,确定了传感器的参数。最后,利用万能拉力机对该种结构的传感器做了拉力模拟实验,传感器最大重复性误差为0.27%,实验结果与理论基本一致,表明所建立的索力传感器理论模型可行,对传感器的磁路计算、参数设计合理,可用于钢缆索的索力测量。

关键词：逆磁致伸缩效应钢缆索索力传感器模型参数设计索拉力实验

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外力对逆磁致伸缩索力传感器影响研究

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传感技术学报 2009年第3期22卷 438-441页

作者：姜建山陈伟民重庆交通大学信息科学与工程学院重庆400074 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400030

基于索力传感理论模型和环式结构的索力传感器,对索力测量原理做了推导,传感器输出感应电压与激励磁场变化、外力变化、某一激励磁场下的材料磁导率及空气间隙尺寸、线圈密度等有关。重点分析了加载外力对传感器输出的影响。在稳恒直流... 详细信息

基于索力传感理论模型和环式结构的索力传感器,对索力测量原理做了推导,传感器输出感应电压与激励磁场变化、外力变化、某一激励磁场下的材料磁导率及空气间隙尺寸、线圈密度等有关。重点分析了加载外力对传感器输出的影响。在稳恒直流激励下,当外力缓慢变化时可通过感应积分电压反映外力;当外力交流变化时,可通过感应电压求得外力,感应电压幅值与加载外力的频率成正比。最后,确定模拟实验参数,对传感器进行了仿真。结果表明当外力缓慢变化时,感应积分电压与外力成线性关系,传感器的灵敏度与线圈匝数,材料逆磁致伸缩系数成正比。

关键词：逆磁致伸缩钢缆索索力影响因素传感器灵敏度

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基于高频变压器拟磁饱和的磁致伸缩索力测量研究

基于高频变压器拟磁饱和的磁致伸缩索力测量研究

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作者：夏益重庆交通大学

学位级别：硕士

钢缆索有着受力大、韧性好、硬度高、抗震能力强、重量小等特点,现已被长久的运用于工程设备(船舶、桥梁、建筑、水利)与民用设备(防护栏、楼板、地基)中。常见的钢缆索应用有:体育馆,斜拉桥,悬索桥,缆索护栏(边坡防护网)。在钢缆索使... 详细信息

钢缆索有着受力大、韧性好、硬度高、抗震能力强、重量小等特点,现已被长久的运用于工程设备(船舶、桥梁、建筑、水利)与民用设备(防护栏、楼板、地基)中。常见的钢缆索应用有:体育馆,斜拉桥,悬索桥,缆索护栏(边坡防护网)。在钢缆索使用过程中,它是承受中心的主力,是担负整个桥梁结构的重心。如果发生钢缆索受力过大、内部腐化、缆索自身故障、衰败等原因而使得钢缆索蹦裂,这必将酿成无法预料的恶果。因而,钢缆索的张力或是拉力都必须精而准的测量。另一方面,长久监测钢缆索的变化情况,既可以快速也可以准确的进行维护,也可使钢缆索在使用过程中,达到最大使用年限,提高其自身价值。因此,在线监测钢缆索索力是判定拉索结构稳固状态的有效方法,其中磁致伸缩索力测量法成为了国内外探究的重点。针对磁致伸缩索力测量的原理,现有研究者激励磁场强度的选取处于材料的最大磁导率附近。但实际上磁场强度处于最大磁导率附近所产生的信号变化小、磁导率变化小不利于实验的观察和实验结果的分析。因此磁场强度应选取在输出信号和磁导率的变化率最大的拟磁饱和区附近。此时常采用频率饱和的方式使其磁场强度工作在拟磁饱和区。为使频率达到饱和,常用高频变压器的方式来使其达到饱和。所以十分有必要建立基于高频变压器拟磁饱和的磁致伸缩索力测量的理论体系,完成基于高频变压器拟磁饱和磁致伸缩索力测量的拉力实验。本文在综合了目前国内外的索力测量方法的基础上,提出了一种基于高频变压器拟磁饱和磁致伸缩索力测量的方法,完成了基于高频变压器拟磁饱和磁致伸缩索力测量的理论研究,创建了实验方案与平台,完成了在交流激励方式下拉力实验研究。具体研究内容如下:(1)通过介绍常用钢绞线类型、实验所用钢绞线模型和磁导率变化量与钢缆索索力的关系,得到缆索索力与磁导率变化(35)?成正比,并对磁导率的测量进行了完善的推导。(2)论文阐明了高频变压器的特性,原理与理想模型。并对高频变压器拟磁饱和时的现象和磁饱和产生的原因进行进一步的推导。得出在高频变压器拟磁饱和状态下,如何进行磁化工作点的选取。(3)通过建立拟磁饱和的磁致伸缩索力理论模型,推导出缆索索力与温度,感应电压,材料磁导率,空气间隙等参数的关系。并在拟磁饱和状态下,总结了感应电压与拉力的关系,理论表明:在交流激励方式下,可通过测量输出感应电压求出加载拉力,并且感应电压与加载拉力近似呈线性关系。(4)设计了基于高频变压器拟磁饱和的磁致伸缩索力测量的拉力实验方案,完成了在交流激励方式下的拉力实验。用实验证实了感应电压与拉力基本呈线性关系。最后总结了全文和本文后续工作展望。

关键词：钢绞线高频变压器拟磁饱和磁致伸缩钢缆索索力

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