磁控形状记忆合金传感器耦合场合模型与信号处理研究

发布时间：2017-08-05 04:00

  本文关键词：磁控形状记忆合金传感器耦合场合模型与信号处理研究

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【摘要】：磁控形状记忆合金(MSMA)是一种具有可逆性特点的新型功能材料,对磁场作用下变形的MSMA材料施加较高频率的动态力,检测线圈可输出较大的感应电压信号,利用该特性可研制MSMA传感器。基于磁控形状记忆合金逆特性设计的传感器是自动检测技术领域、振动控制领域中的重要研究内容之一。本文开展了 MSMA传感器输入-输出模型、耦合场模型的研究和基于小波分析及DSP的MSMA传感器的信号处理等工作。本文首先利用MSMA的逆特性,建立MSMA传感器的输入-输出模型,推导出MSMA传感器的感应电压输出表达式。搭建MSMA传感器实验平台。在预压力和偏置磁场恒定的条件下,研究了 MSMA传感器感应电压与激振力的幅值和频率之间的变化规律。其次,在考虑MSMA发生马氏体重取向的情况下,在元件内部变体体积分数和磁化旋转角度变化原理的基础上,建立了外部条件与感应电压间的耦合场数学模型。在多参数同时变化的情况下,验证在偏置磁场下循环施加激振力时感应线圈中的电压变化。通过传感器输出电压实验值与计算值的比较确定了模型的通用性,准确预测多参数同时变化时感应电压输出,解决了输入-输出模型系数修正计算量大且依赖于实验数据的问题。为MSMA传感器在力-磁耦合场作用下奠定了理论和实验基础。最后,基于小波分析和DSP进行MSMA传感器的信号处理研究工作。由于MSMA传感器输出的感应电压存在较大的干扰,硬件滤波效果不够理想,需要对感应信号进行数字滤波以提取有效数据。利用小波分析理论,选取symlets作为小波基,对采集的MSMA传感器信号进行10层小波分解和重构。分析各层的细节信号和逼近信号,将滤波后信号与原始信号进行对比。此外,选取布莱克曼窗函数和FIR滤波方式,利用MATLAB的FDA工具设计滤波器,计算滤波系数,在DSP上进行仿真。结果表明,该方法可行,能对MSMA含噪感应电压输出信号进行有效的滤波。
【关键词】：磁控形状记忆合金 感应电压 耦合场模型 传感器 信号处理
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 磁控形状记忆合金概述11-12
• 1.3 MSMA传感器国内外研究现状12-16
• 1.3.1 国外研究现状分析12-14
• 1.3.2 国内研究现状14-16
• 1.4 论文选题意义及研究内容16-17
• 1.4.1 研究意义16
• 1.4.2 本文研究主要内容16-17
• 1.5 章节安排17-19
• 第2章 MSMA传感器输入-输出模型及实验19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 MSMA逆特性19-22
• 2.2.1 MSMA的形状记忆效应19-21
• 2.2.2 MSMA的逆效应21-22
• 2.3 MSMA振动传感器的实验系统22-25
• 2.3.1 MSMA振动传感器结构22-23
• 2.3.2 MSMA振动传感器实验平台23-25
• 2.4 MSMA传感器工作原理25-26
• 2.5 MSMA传感器输入-输出特性模型26-28
• 2.6 实验结果及分析28-31
• 2.6.1 感应电压与激振力幅值间关系28-30
• 2.6.2 感应电压与激振力频率间关系30-31
• 2.7 本章小结31-32
• 第3章 MSMA传感器微观马氏体耦合场模型32-55
• 3.1 引言32
• 3.2 MSMA耦合模型研究状况32-34
• 3.3 MSMA传感器微观马氏体重定向变化机理34-36
• 3.4 MSMA传感器马氏体重定向耦合场模型36-38
• 3.5 实验结果分析38-54
• 3.5.1 单一参数改变38-42
• 3.5.2 两参数改变42-47
• 3.5.3 三参数改变47-52
• 3.5.4 四参数改变52-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第4章 MSMA传感器的软件和硬件信号处理研究55-76
• 4.1 引言55
• 4.2 MSMA传感器信号噪声说明55-56
• 4.3 MAMA传感器软件滤波56-65
• 4.3.1 小波分析理论56-58
• 4.3.2 小波分解和重构58-62
• 4.3.3 实验结果分析62-65
• 4.4 硬件滤波65-74
• 4.4.1 DSP介绍65-66
• 4.4.2 滤波方式类型的选取66-69
• 4.4.3 基于FDA的FIR滤波器设计69-70
• 4.4.4 DSP实验结果70-74
• 4.5 本章小结74-76
• 结论76-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果83-84
• 致谢84-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：623006