磁控形状记忆合金传感器优化设计与模型研究

发布时间：2017-08-12 08:18

  本文关键词：磁控形状记忆合金传感器优化设计与模型研究

  更多相关文章： MSMA逆效应 传感器 模型 结构优化 参数辨识

【摘要】：磁控形状记忆合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy,简称MSMA)是近年来出现的一种新型智能材料,具有形变大、响应速度快、能量密度高等优点,在传感器领域拥有广阔的应用前景。变形的磁控形状记忆合金在外力作用下由于内部发生孪晶再取向使材料的磁化强度发生改变,通常称这种特性为MSMA逆效应。利用逆效应可以研制MSMA传感器。本文基于磁控形状记忆合金的逆效应,建立MSMA传感器模型,通过量子-混沌粒子群算法对MSMA传感器模型的系数进行参数辨识,并对传感器结构进行优化设计。首先,研究MSMA的变形机理,建立MSMA传感器的磁路模型,推导出传感器感应电压与外部磁场、预压力、激振力的幅值和频率之间的关系,为参数辨识提供了目标函数。其次,根据MSMA传感器工作条件,对MSMA传感器进行总体结构设计。由电磁仿真依次优化MSMA传感器的铁心结构、永磁体尺寸和励磁线圈匝数,并构建MSMA传感器实验平台。最后,利用混沌-量子粒子群算法对感应电压模型的系数进行参数辨识,满足不同实验条件下模型的适用性。为了获得准确的实验波形,采用小波去噪的方法对实验数据进行信号处理。实验波形与计算结果对比验证了混沌-量子粒子群算法对MSMA振动传感器模型参数辨识的有效性。
【关键词】：MSMA逆效应 传感器 模型 结构优化 参数辨识
【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;TB381
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 磁控形状记忆合金的研究现状与应用现状分析12-17
• 1.2.1 国外研究现状12-16
• 1.2.2 国内研究现状16-17
• 1.3 本文研究的目的、意义和研究内容17
• 1.4 章节安排17-19
• 第2章 MSMA逆效应机理与模型19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 材料的变形机理19-26
• 2.2.1 晶体结构19-20
• 2.2.2 磁控形状记忆合金的马氏体相变20-22
• 2.2.3 磁控形状记忆合金形状记忆效应机理22-24
• 2.2.4 MSMA的逆效应机理24-26
• 2.3 MSMA传感器模型26-30
• 2.3.1 MSMA传感器力学特性26-28
• 2.3.2 MSMA传感器的感应电压模型28-30
• 2.4 小结30-31
• 第3章 磁控形状记忆合金传感器设计31-52
• 3.1 MSMA传感器的工作原理31-32
• 3.2 MSMA传感器总体方案32-39
• 3.2.1 永磁体特性曲线32-33
• 3.2.2 MSMA传感器励磁方式的选择33-37
• 3.2.3 总体方案和设计指标37-39
• 3.3 MSMA传感器的优化设计39-49
• 3.3.1 MSMA传感器铁心结构设计39-42
• 3.3.2 永磁体优化设计42-45
• 3.3.3 线圈匝数的优化45-47
• 3.3.4 预压力系统设计47-49
• 3.4 MSMA传感器实验系统49-51
• 3.5 小结51-52
• 第4章 磁控形状记忆合金传感器模型参数辨识52-75
• 4.1 MSMA传感器参数辨识算法52-62
• 4.1.1 基本粒子群算法53-55
• 4.1.2 量子粒子群算法55-58
• 4.1.3 混沌优化方法58-61
• 4.1.4 量子-混沌粒子群算法描述61-62
• 4.2 参数辨识结果和仿真实验62-64
• 4.3 MSMA传感器输出感应电压的信号处理64-71
• 4.3.1 频谱分析64-65
• 4.3.2 带通滤波器设计65-67
• 4.3.3 基于小波分析的数字滤波器设计67-71
• 4.4 实验研究71-73
• 4.5 小结73-75
• 结论75-77
• 参考文献77-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果82-83
• 致谢83-84

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本文编号：660617