探究自行火炮磁致位移传感器在自行火炮性能测试中运用
最后更新时间：2024-02-22
作者：用户投稿
本站原创
点赞:7182
浏览:20734
本站原创
点赞:7182
浏览:20734
论文导读：伸缩，是焦耳在1842年发现的；体积的变化称为体磁致伸缩.通常研究的磁致伸缩是指线磁致伸缩，其大小用磁致伸缩系数λ来描述。λ=■其中，l■和l■分别是外加磁场强度等于H和零时的材料长度。以稀土元素铽（Tb）、镝（Dy）和铁（Fe）合金制成的棒状体的线磁致伸缩系数λ比金属、合金和铁氧体材料的λ大1～2个数量级，具有超大磁致伸
摘要： 介绍磁致伸缩位移传感器的工作原理和小位移参数的测量方法。该传感器有精度高、寿命长、安装简便的特点。对各种位移量变化的测量是自行火炮性能检测的重要内容，针对现有测试方法存在的不足，提出了基于磁致位移传感器的位移量测试系统并应用于自行火炮性能测试中，通过实验得出：该方法使用操作方便、测量准确、自动化程度高，应用范围广。
Abstract： Introducing the princ源于：毕业设计论文格式www.7ctime.com
iple， which the magnetostrictive displacement sensor is based on， and the gauging to all shifting is given in this paper. These sensor possess the peculiarities of high precision， long-life and easy to assemble. The gauging to all shifting belongs to the major characteristics test to artillery. On account of the faultiness existing testing means， this method is submitted to the characteristics test of artillery. Which magnetostrictive displacement sensor is applied to the shifting measure. By means of tests， the conclusion could be given that this method is easy to operate， automatic， high testing precision and widely used.
关键词： 磁致伸缩；性能测试；位移传感器
Key words： magnetostriction；characteristics test；displacement sensors
1006-4311（2013）30-0305-02
0 引言
对小位移量的测量广泛存在于自行火炮、坦克、起重类工程装备的性能检查中。在某型突击炮火控系统性能检测的各项指标中刚度、低速调炮速度、漂移速度等是其中的重要内容。此类测试量均属于小位移量检测。目前，火炮生产厂家、部队和大修厂对上述项目采用秒表、坐标靶板结合人工记录的方法。自动化程度低、测试准备时间长、测量精度难以保证。国内相关院所研发了一些诸如拉线式位移测量设备，在保证精度的前提下可以实现自动化测量，但测量设备的安装繁琐、附件较多。部队急需的是安装简单、附件少、操作容易的便携型检测设备。本文提出了一种利用磁致位移传感器测量火炮位移量参数的新型便携检测设备的方法。
1 磁致位移传感器的工作原理
磁致位移传感器基于磁致伸缩效应和逆磁致伸缩效应。铁磁材料和亚铁磁材料由于磁化状态的改变，其长度和体积都要发生微小的变化，这种现象称为磁致伸缩，铁磁材料受到机械应力之后，其磁化状态也会发生改变，称之为逆磁致伸缩效应。材料在磁化状态下长度的变化称为线磁致伸缩，是焦耳在1842年发现的；体积的变化称为体磁致伸缩.通常研究的磁致伸缩是指线磁致伸缩，其大小用磁致伸缩系数λ来描述。λ=■
其中，l■和l■分别是外加磁场强度等于H和零时的材料长度。以稀土元素铽（Tb）、镝（Dy）和铁（Fe）合金制成的棒状体的线磁致伸缩系数λ比金属、合金和铁氧体材料的λ 大1～2个数量级，具有超大磁致伸缩效应，因此称TbDyFe为稀土超磁致伸缩材料。该材料在3000A/m 的磁场中基本饱和，饱和磁致伸缩系数λs=750×10-6，磁致伸缩系数λ与外加磁场H（A/m）的对应关系构成材料的磁致伸缩曲线，实验证明稀土超磁致伸缩材料的磁致伸缩曲线是稳定和可重复的，即在相同磁场下稀土超磁致伸缩材料产生完全相同的应变值。图1所示为稀土超磁致伸缩材料制成的位移传感器。主要由波导钢丝、 位置磁铁、波检论文导读：
测器B 和脉冲发生器A等组成。
磁致位移传感器的位置磁铁装在运动部件上，而传感器主体则装在一个固定部件上。传感器工作时，脉冲发生器A发给磁致波导钢丝激励脉冲电流i，该脉冲电流将产生一个围绕波导钢丝的旋转磁场。位置磁铁也产生一个固定的磁场。当两个磁场相交时，根据Widemanm效应，金属随其瞬间变形产生波导扭曲，使波导钢丝产生磁致弹性伸缩，即形成一个磁致旋转波（应变波）。该波的传播速度为v=■。
式中：G为波导管的剪切弹性模量；ρ为波导管密度。由于G和ρ均为恒定（对于一定的波导管来说）的，所以传播速度也恒定。经过计算该旋转波沿着波导钢丝以v=2800m/s的速度向两边传播。当它传到波导钢丝一端的波检测器B时被转换成电信号。通过测量磁致旋转波从位置磁铁传到波检测器的时间t就能确定位置磁铁和波检测器之间的距离。这样，位置磁铁和波导丝产生相对运动，通过磁致位移传感器就可以确定位置磁铁的位置和速度。
L=vt
式中：t为发射脉冲与反射脉冲的时间差，v为旋转波的波速，L为磁铁和波检测器间距。该传感器系统属于绝对测量系统。位置磁铁的位置可自动确定，断电对测量精度不造成任何影响。[3]
2 位移量的测量方法
在实际测量中，测量的在一段时间内位置磁铁移动的距离，即：ΔL=vt1-vt2=vΔt
因此，只要选择一个时间起点（往往是程序运行开始点），通过计时Δt就可得到位置磁铁移动的距离ΔL。Δt是磁致旋转波从位置磁铁传到波检测器的时间差，该时间差的测量精度决定了位置测量的精度。对该时间的测量采用的是脉冲计数法。为计算方便将速度写成下面形式： 源于：论文格式模板下载www.7ctime.com
摘要： 介绍磁致伸缩位移传感器的工作原理和小位移参数的测量方法。该传感器有精度高、寿命长、安装简便的特点。对各种位移量变化的测量是自行火炮性能检测的重要内容，针对现有测试方法存在的不足，提出了基于磁致位移传感器的位移量测试系统并应用于自行火炮性能测试中，通过实验得出：该方法使用操作方便、测量准确、自动化程度高，应用范围广。
Abstract： Introducing the princ源于：毕业设计论文格式www.7ctime.com
iple， which the magnetostrictive displacement sensor is based on， and the gauging to all shifting is given in this paper. These sensor possess the peculiarities of high precision， long-life and easy to assemble. The gauging to all shifting belongs to the major characteristics test to artillery. On account of the faultiness existing testing means， this method is submitted to the characteristics test of artillery. Which magnetostrictive displacement sensor is applied to the shifting measure. By means of tests， the conclusion could be given that this method is easy to operate， automatic， high testing precision and widely used.
关键词： 磁致伸缩；性能测试；位移传感器
Key words： magnetostriction；characteristics test；displacement sensors
1006-4311（2013）30-0305-02
0 引言
对小位移量的测量广泛存在于自行火炮、坦克、起重类工程装备的性能检查中。在某型突击炮火控系统性能检测的各项指标中刚度、低速调炮速度、漂移速度等是其中的重要内容。此类测试量均属于小位移量检测。目前，火炮生产厂家、部队和大修厂对上述项目采用秒表、坐标靶板结合人工记录的方法。自动化程度低、测试准备时间长、测量精度难以保证。国内相关院所研发了一些诸如拉线式位移测量设备，在保证精度的前提下可以实现自动化测量，但测量设备的安装繁琐、附件较多。部队急需的是安装简单、附件少、操作容易的便携型检测设备。本文提出了一种利用磁致位移传感器测量火炮位移量参数的新型便携检测设备的方法。
1 磁致位移传感器的工作原理
磁致位移传感器基于磁致伸缩效应和逆磁致伸缩效应。铁磁材料和亚铁磁材料由于磁化状态的改变，其长度和体积都要发生微小的变化，这种现象称为磁致伸缩，铁磁材料受到机械应力之后，其磁化状态也会发生改变，称之为逆磁致伸缩效应。材料在磁化状态下长度的变化称为线磁致伸缩，是焦耳在1842年发现的；体积的变化称为体磁致伸缩.通常研究的磁致伸缩是指线磁致伸缩，其大小用磁致伸缩系数λ来描述。λ=■
其中，l■和l■分别是外加磁场强度等于H和零时的材料长度。以稀土元素铽（Tb）、镝（Dy）和铁（Fe）合金制成的棒状体的线磁致伸缩系数λ比金属、合金和铁氧体材料的λ 大1～2个数量级，具有超大磁致伸缩效应，因此称TbDyFe为稀土超磁致伸缩材料。该材料在3000A/m 的磁场中基本饱和，饱和磁致伸缩系数λs=750×10-6，磁致伸缩系数λ与外加磁场H（A/m）的对应关系构成材料的磁致伸缩曲线，实验证明稀土超磁致伸缩材料的磁致伸缩曲线是稳定和可重复的，即在相同磁场下稀土超磁致伸缩材料产生完全相同的应变值。图1所示为稀土超磁致伸缩材料制成的位移传感器。主要由波导钢丝、 位置磁铁、波检论文导读：
测器B 和脉冲发生器A等组成。
磁致位移传感器的位置磁铁装在运动部件上，而传感器主体则装在一个固定部件上。传感器工作时，脉冲发生器A发给磁致波导钢丝激励脉冲电流i，该脉冲电流将产生一个围绕波导钢丝的旋转磁场。位置磁铁也产生一个固定的磁场。当两个磁场相交时，根据Widemanm效应，金属随其瞬间变形产生波导扭曲，使波导钢丝产生磁致弹性伸缩，即形成一个磁致旋转波（应变波）。该波的传播速度为v=■。
式中：G为波导管的剪切弹性模量；ρ为波导管密度。由于G和ρ均为恒定（对于一定的波导管来说）的，所以传播速度也恒定。经过计算该旋转波沿着波导钢丝以v=2800m/s的速度向两边传播。当它传到波导钢丝一端的波检测器B时被转换成电信号。通过测量磁致旋转波从位置磁铁传到波检测器的时间t就能确定位置磁铁和波检测器之间的距离。这样，位置磁铁和波导丝产生相对运动，通过磁致位移传感器就可以确定位置磁铁的位置和速度。
L=vt
式中：t为发射脉冲与反射脉冲的时间差，v为旋转波的波速，L为磁铁和波检测器间距。该传感器系统属于绝对测量系统。位置磁铁的位置可自动确定，断电对测量精度不造成任何影响。[3]
2 位移量的测量方法
在实际测量中，测量的在一段时间内位置磁铁移动的距离，即：ΔL=vt1-vt2=vΔt
因此，只要选择一个时间起点（往往是程序运行开始点），通过计时Δt就可得到位置磁铁移动的距离ΔL。Δt是磁致旋转波从位置磁铁传到波检测器的时间差，该时间差的测量精度决定了位置测量的精度。对该时间的测量采用的是脉冲计数法。为计算方便将速度写成下面形式： 源于：论文格式模板下载www.7ctime.com