机械工程学报

作者：李波, 杨家斌, 舒亮, 朱彦超, 陈定方

单位：1. 武汉理工大学智能制造与控制研究所 武汉 430063;；2. 温州大学浙江省低压电器智能技术重点实验室 温州 325035

关键词：Galfenol合金,冲击力传感,磁致伸缩,麦夸特法,正交设计；

基金：国家自然科学基金（51205293）、浙江省自然科学基金（LY15E050011）、中国博士后科学基金（2015M571904）和武汉理工大学研究生优秀学位论文培育（2016-YS-078）资助项目。

目前基于压电材料等的冲击力传感器由于其材料本身的脆性限制了其应用范围，Galfenol合金具有中等磁致伸缩以及较高机械强度，更适用于对冲击载荷的检测。提出以Galfenol合金（铁-镓合金）为敏感元件的磁致伸缩冲击力传感器，提出三种不同结构的敏感元件（棒、等截面矩形梁与变截面工字梁），通过建立动力学模型对比其整体的传感性能，并采用正交设计的方法对变截面工字梁的尺寸进行优化设计。动力学模型的对比表明，基于变截面工字梁的传感器灵敏度最高。对基于变截面工字梁的传感器进行试验研究，并采用麦夸特法对传感器进行标定，试验结果表明该传感器可实现对冲击力准确测量，平均误差不超过5.73%。该传感器可实现对瞬态冲击的检测，拓宽了Galfenol合金的动态检测领域。冲击载荷可直接作用在传感器的Galfenol合金梁上，不需要额外的保护措施，结构更简单。通过结构优化对传感器的灵敏度作了进一步的提升。

来源：2019年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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