【摘 要】
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光纤材料绝缘性良好,抗电磁干扰能力强,具有传感通信的功能。超磁滞伸缩材料具有很高的耐热温度,磁致伸缩能力强,常用于精密加工与传感测量中。基于两种智能材料的优点设计了一种超磁致伸缩材料（Giant Magneto-strictive Material,GMM）和光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）相结合的光学电流传感器,GMM-FBG交流电流传感器。搭建了GMM-FBG交
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光纤材料绝缘性良好,抗电磁干扰能力强,具有传感通信的功能。超磁滞伸缩材料具有很高的耐热温度,磁致伸缩能力强,常用于精密加工与传感测量中。基于两种智能材料的优点设计了一种超磁致伸缩材料（Giant Magneto-strictive Material,GMM）和光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）相结合的光学电流传感器,GMM-FBG交流电流传感器。搭建了GMM-FBG交流电流传感器实验平台,对相应的传感器模型完成了仿真实验和数据分析。在已有的文献基础上,分析了GMM和FBG材料的传感特性,构建了GMM-FBG电流传感器模型。深入研究了超磁致伸缩材料的磁滞非线性,以Smith自由能磁滞模型为基础,建立了动态自由能磁滞模型。动态自由能磁滞模型采用等效电阻方法来等效超磁致伸缩材料应变过程中产生的涡流损失,它是由自由能磁滞模型耦合涡流损失等效常微分方程组成。采用非线性遗传算法对改进后的动态模型进行了参数辨识和优化,得到最优参数组合的动态自由能磁滞模型,提高了模型在工频下对磁滞曲线的预测精度。基于GMM-FBG电流传感器模型,搭建了GMM-FBG电流传感器实验平台,进行了实验仿真与数据分析。运用参数优化后的动态自由能模型对传感器的磁滞特性进行了仿真预测和磁滞补偿。通过分析实验数据证明了传感器模型的有效性和参数辨识结果的正确性。
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