项目名称: 基于磁致伸缩/压电多场耦合效应的多功能传感机理及方法研究

项目编号: No.61471197

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 卞雷祥

作者单位: 南京理工大学

项目金额: 83万元

中文摘要: 基于磁致伸缩/压电复合材料,利用其电、磁、热、力、声学等多物理场耦合效应,开展多功能传感的机理和技术实现方法研究。分析磁致伸缩/压电复合结构中压磁和压电效应相互作用、传递的机理,建立偏置磁场、预应力、温度对磁-声、声-电、磁-电以及其逆向转换特性和谐振特性的影响模型。提出采用同一敏感结构,以同时和分时测量相结合的方式,实现多参量敏感的机理和设计方法,结合信号分离和信号重构技术,实现静态磁场、动态磁场、声学噪声、温度、压力以及声速等参量的测量。研究将磁、声以及环境参量测量等功能集成于一体的磁致伸缩/压电复合传感阵列技术,实现同一装置、多种功能,利用较少的敏感元件实现对多参量测量,降低系统的体积、重量和功耗,在航空航天、海洋工程、环境感知以及水下目标探测和通讯等国防军事领域,有广泛而迫切的技术需求。

中文关键词: 多功能传感器;磁致伸缩/压电复合材料;磁电效应;多场耦合效应

英文摘要: This proposal researches a new mechanics and method for multifunctional sensing which is based on magnetostrictive/ piezoelectric composites featuring multi physical field (electric, magnetic, thermal, force, sound, etc.) coupling effect. To realize the multifunctional sensor capable of static magnetic field, dynamic magnetic field, acoustic noise, pressure and sound velocity, the main research efforts may include: 1) analyzing the intercoupling and transfer mechanics of piezomagnetic and piezoelectric effect of the composites, 2) developing the model on how to predict the influence of the bias magnetic field, preload stress, and temperature on the magnetoacoustic, acoustoelectric, magnetoelectric and its conversely conversion as well as resonance behaviors, 3) proposing the mechanics and design method of simultaneous and time-shared multi-parameters measurement by single sensing structure, 4) employing reasonable signal separation and signal reconstruction method. With the goal of precision measurement of multi-parameters by one device, the magnetostrictive/piezoelectric sensor array technology is also studied. In addition, this technology greatly reduces the size, weight and power consumption of the measurement system. Therefore, it have promising prospects and potential requirement in many fields, such as aeronautics, astronautics, oceanics, environmental perception and target detection and communication underwater.

英文关键词: Multifunctional sensor;magnetostrictive/ piezoelectric composites;magnetoelectriceffect;Multi-field coupling effect

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