磁致伸缩力传感器输出特性及其影响因素分析

• 作者: 崔鑫鑫 李明明 王博文 翁玲 黄文美
• 来源期刊: 传感技术学报
• 学科: 工学
• 关键词: 力传感器 输出电压模型 偏置磁场 磁致伸缩
• 年，卷（期）: 2019,（11）
• 所属期刊栏目: 传感器研究
• 页码范围: 1624-1628
• 页数: 5页
• 分类号: TP212.1
• 字数: 3636字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1004-1699.2019.11.005

摘要

为揭示磁致伸缩力传感器的物理机制,研究了磁致伸缩传感器输出电压与核心元件磁特性的关系.基于磁致伸缩材料的逆磁致伸缩效应,使用片状Fe-Ga和Fe-Co合金设计一种新型的力传感器,根据霍尔效应原理和Jiles-Atherton模型推导了力传感器输出电压模型,通过传感器输出特性测试平台对传感器输出特性进行测试,实验结果表明在偏置磁场6 kA/m、外力2 N时,Fe-Ga合金力传感器的最大输出电压为112 mV;Fe-Co合金力传感器最大输出电压为58 mV,与输出电压模型具有较好的一致性.从物理机制层面上分析磁致伸缩力传感器输出电压的影响因素,确定力传感器的输出电压主要由偏置磁场、外力、以及传感器核心元件磁致伸缩(λ/λs)和Ms/λs 1/2决定,并且传感器的输出电压与(λ/λs 2)1/2成正比,与(Ms/λs 1/2)成反比,揭示了磁致伸缩力传感器输出特性的物理机制.