基于磁致伸缩扭转波温度传感器的设计与优化

摘要：

超声导波温度传感器是目前工业领域中新兴的测温仪表,其导波的选取对传感器的测温性能有着重要的影响.磁致伸缩扭转波具有易于产生与拾取、衰减小的特点,且其波速随温度呈线性关系,适合应用于超声导波温度传感器的设计.本文选用磁致伸缩材料Fe83Ga17丝产生和传导磁致伸缩扭转波,通过固定距离内扭转波的飞行时间与温度的关系,计算扭转波的波速与温度的拟合关系,根据该拟合关系与实测扭转波波速实现温度测量,并提出了基于磁致伸缩扭转波温度传感器的输出电压模型.实验可得,在室温～500℃下,磁致伸缩温度传感器的输出电压幅值达到215.7～465.2 mV,与本文提出的输出电压模型一致,能够满足一定温度范围内的测温要求.为提高温度传感器的测温上限,将Fe83Ga17丝与热敏材料Ni20Cr80丝耦合成新的波导丝,得到了结构优化后的温度传感器.在室温～1 200℃温度区间内,传感器能够输出幅值范围为44.9～85.6 mV的输出电压信号,温度与扭转波波速的拟合关系始终保持高度线性,有能力实现1 200℃以下的可靠测温.

关键词：温度传感器、磁致伸缩扭转波、输出电压、波速、热敏材料

所属期刊栏目：43

分类号：TP212;TH711(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;中央引导地方科技发展资金项目;河北省自然科学基金;河北省自然科学基金

在线出版日期：2023-02-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：58-65