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超磁致伸缩执行器综合特性测试系统的研究和开发

杨基峰  
【摘要】: 基于超磁致伸缩材料(GMM)研制的执行器(GMA)在超精密加工、精确定位、流体控制、机器人和换能器等领域具有广阔的应用前景。然而,GMM的磁、机、电间的复杂耦合加上磁滞非线性的存在,势必对所研制的GMA要达到设计要求带来了很大的难度,所以必须对GMA进行各项特性测试,寻求其最优的工作参数。 鉴于目前针对GMA的测试方法存在的不足,本文以弯曲型GMA为研究对象,引入虚拟仪器技术,设计了一套完整、有效的GMA综合特性测试系统,并对GMA进行了一系列静动态特性实验,为实现GMA结构优化和精确控制提供了依据。全文分为六章,各章主要内容分述如下: 第一章介绍了超磁致伸缩材料的发展概况、性能特点、国内外应用现状以及各项特性,并分析了影响其应用的因素;然后从概念、发展历史、特点三个方面对虚拟仪器技术进行了总结;最后阐明了本课题研究意义和主要内容。 第二章分析了测试系统的需求,通过对GMA各待测参数的测量方法和后续信号处理的详细介绍,建立了测试系统的总体架构。 第三章详细叙述了系统的硬件设计方法,包括系统中各传感器及其调理电路的选型,采集卡的选择和使用注意事项,以及系统的抗干扰措施设计。 第四章介绍了系统软件开发环境的选择,以及软件总体结构的设计,并给出了系统各功能模块的具体实现方法。 第五章实验研究了GMA的静态特性,给出了传感器标定过程,以及输入电流、驱动磁场、预压力等因素对GMA输出特性的影响规律,并实验测量了GMA的共振频率和频率响应函数等动态特性。 第六章总结了全文的主要工作,并对进一步的工作方向作了展望。


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