Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1392
2
1
gregorian
2013
5
1
13
2
online
1
fulltext
fa
مطالعه تاثیر میدان مغناطیسی بایاس و پیش تنش مکانیکی بر حساسیت و محدوده اندازه گیری خطی نیروسنج ترفنل-دی
Study on the effects of bias magnetic field and mechanical pre-stress on sensitivity and linear measurement range of Terfenol-D force sensor
ماده ابردگررسان مغناطیسی ترفنل-دی در ساخت بسیاری از حسگرها از قبیل نیروسنج کاربرد دارد. در این حسگرها نیروی خارجی به واسطه تغییر در شار مغناطیسی گذرنده از ترفنل-دی اندازه گیری می شود. به منظور بهبود عملکرد این حسگرها، ترفنل-دی تحت تاثیر میدان مغناطیسی بایاس و پیش تنش مکانیکی قرار می گیرد. در این مقاله، اثر این دو عامل بر حساسیت و محدوده اندازه گیری خطی حسگر مورد بررسی قرار می گیرد و مقادیر بهینه آنها شناسایی می شوند. در ابتدا با استفاده از معادلات ترکیبی کوپل مگنتومکانیکی، مدل تئوری که شامل پارامترهای موثر بر حساسیت حسگر می باشد، ارائه می شود. سپس با استفاده از یک مجموعه آزمایشگاهی، خواص مغناطیسی-مکانیکی ترفنل-دی و مقادیر پارامترهای مورد نیاز مدل تئوری استخراج می گردد. در انتها با استفاده از مدل تئوری و نتایج تجربی، پاسخ حسگر در مقابل نیروهای دینامیکی شبیه سازی شده و تاثیرات میدان مغناطیسی بایاس و پیش تنش مکانیکی بر فاکتور حساسیت و محدوده اندازه گیری خطی حسگر مطالعه می شوند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مقادیر میدان مغناطیسی بایاس و پیش تنش مکانیکی باید در ارتباط با همدیگر و با توجه به دامنه نیروی اعمالی تعیین شوند تا حسگر ترفنل-دی بیشترین حساسیت را داشته باشد.
Terfenol-D, known as a giant magnetostrictive material, is used in many sensors such as force sensor. In these sensors, external force is measured due to variation of magnetic flux density passing through Terfenol-D. To improve the performance, Terfenol-D is exposed to bias magnetic field and mechanical pre-stress. In this paper, Effects of bias magnetic field and mechanical pre-stress on sensitivity and linear measurement range of a force sensor are studied and optimum values of them are recognized. Initially based on magnetomechanical coupling equations, theoretical model of sensor that includes effective parameters on sensitivity and linear measurement range is developed. Then using experimental set-up, magnetomechanical properties of Terfenol-D are investigated and values of essential parameters for theoretical model are extracted. Finally, employing theoretical model and experimental results, the response of sensor under dynamic external forces is simulated and effects of bias magnetic field and mechanical pre-stress on sensitivity and linear measurement range of the sensor are studied. Based on the obtained results, to increase sensitivity and linear measurement range of sensor, values of bias magnetic field and mechanical pre-stress should be relatively determined considering the amplitude of external force.
حسگر نیرو,ترفنل-دی,میدان مغناطیسی بایاس,پیش تنش مکانیکی,حساسیت
Force Sensor,TERFENOL-D,Bias magnetic field,Mechanical pre-stress,Sensitivity
46
55
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-9363&slc_lang=fa&sid=15
سهیل
طالبیان
100319475328460041603
100319475328460041603
No
دانشگاه تربیت مدرس
یوسف
حجت
100319475328460041602
100319475328460041602
Yes
دانشگاه تربیت مدرس گروه ساخت و تولید،
مجتبی
قدسی
100319475328460041604
100319475328460041604
No
دانشگاه تربیت مدرس
شاهد
میرزامحمدی
100319475328460041605
100319475328460041605
No
دانشگاه تربیت مدرس
محمدرضا
شیخ الاسلامی
100319475328460041002
100319475328460041002
No
دانشگاه تربیت مدرس