余昌筠， 张伟光， 王国荣， 杨 旭, 孙 权， 林梦圆

(哈尔滨师范大学 物理与电子工程学院，黑龙江 哈尔滨 150028)

0 引 言

超磁致伸缩换能器是利用磁致伸缩材料在驱动磁场作用下发生伸缩这一特性来完成能量转换的设备，该设备输出功率大，响应速度快，广泛应用于除垢、探测、纳米技术等领域，前景十分可观[1，2]。由于磁致伸缩材料存在磁滞效应，在磁场消失后磁致伸缩材料轴向位移偏离初始位置误差达到20 %附近[3]，宏观上看，就是换能器输出振幅减小。目前改善换能器输出振幅的方法大多是在结构设计、材料及焊接工艺上改进，所以当换能器出厂后再想改变输出振幅相对困难，因此有必要在工艺完备的情况下，提出一种新方法来提高换能器输出振幅。由于换能器的磁致伸缩量受驱动磁场影响，驱动磁场由驱动电流控制，而驱动电流与驱动信号有微分关系，那么驱动信号就能影响换能器输出。

本文从换能器工作原理入手，分析材料的磁滞非线性及倍频现象[4]，从理论方面提出了一种全新的换能器驱动信号，并用实验验证了该驱动信号能够提高换能器输出振幅。

1 磁致伸缩换能器的结构与工作原理分析

换能器由磁致伸缩包和变幅杆组成，如图1所示。驱动线圈缠绕在磁致伸缩叠片表层，叠片之间相互绝缘，降低涡流损耗，磁致伸缩包与变幅杆间采用铜焊的方式连接，保证能量的传递效率，变幅杆的设计将能量集中在小范围内输出，并通过变幅杆调整了头部与换能器的负载匹配，减小谐振阻抗，头部破口设计，解决了与设备之间焊接问题，各部分设计及连接均能有效避免能量的损失。……