Fe-Ga合金磁致伸缩力传感器磁化模型建立与特性分析

来源：农业机械学报杂志2015年第5期北京时间：

作者：舒亮,李传,吴桂初,陈定方

单位：温州大学,武汉理工大学,温州大学,武汉理工大学,

摘要：磁致伸缩力传感器依靠材料磁化强度的改变来表征外部力载荷的大小，研究了基于Fe-Ga合金磁致伸缩逆效应的力传感模型，采用三维有限元方法对力传感磁路进行了优化与设计。为了研究不同磁场和负载对材料磁化强度的影响，以均质能量公式为基础，在均质能量公式中引入以应力和磁场为自变量的吉布斯自由能函数，建立了描述合金磁化强度随应力变化关系的模型。为对模型进行验证，建立了一套磁致伸缩力传感特性测试系统，分别对Fe-Ga合金和Terfenol-D力传感特性进行测试与对比，验证试验表明所建立的模型可以较好预测磁化强度的变化，并且可以预测偏置磁场的影响。在Fe-Ga合金与Terfenol-D的对比试验中发现，Fe-Ga合金对偏置磁场更为敏感，并且磁滞非线性较Terfenol-D更小，由于无退火应力，Terfenol-D在偏置较低时出现负方向的磁化强度。

关键词：磁致伸缩;Fe-Ga合金;Terfenol-D;力传感;磁化模型

基金资助：国家自然科学基金资助项目(51205293、51175395)、浙江省“钱江人才计划”D类计划资助项目(QJD1302003)和广西制造系统与先进制造技术重点实验室开放基金资助项目(11—031—12S06)