磁致伸缩位移传感器材料参数

　　采用高纯金属（99.9%）在氩气保护下感应熔炼制备了标称成分为(Fe83Ga17)99.4B0.6、Fe46.5Ni48.5Cr2Ti2.5Al0.5 和 Fe30Co70 的铸铁基合金。分别经过热锻和轧制加工，将铸锭加工成直径为 8 mm 的线材，然后在加工过程中通过冷拔和多次热处理进一步将直径减小至 0.6 mm，拉伸线材经过直流退火后得到磁致伸缩波导丝。利用综合物性测量系统（Physical Property Measurement System, PPMS）测量得到了材料的磁滞回线、磁致伸缩曲线以及应变系数与轴向磁场的关系。

　　三种波导丝的磁滞回线如图 4a 所示，它们在低磁场情况下的斜率有明显不同，斜率越大，对弱磁场越敏感。采用标准应变片法测量了三根波导丝的磁致伸缩系数，测量结果如图 4b 所示。图 4c 显示了三根波导丝中应变系数 h 与轴向磁场 Hz 的关系。

　　通过测量磁致伸缩位移传感器波导丝试样在轴向磁场和幅值为 1 kA/m、频率为 1 kHz 的正弦交流磁场作用下沿纵向的振动位移，得到磁致伸缩应变系数 h。随着轴向磁场的增大，应变系数呈先增大后减小的趋势。

　　用于数值计算的材料参数见表 1。密度 ρ 和剪切模量 G 取自文献的实验数据。磁弹性耦合系数 hi 由 Ie 和 Hz 测量得到。