傳感器的敏感材料與敏感元件介紹-資料下載頁
2025-02-26 10:03本頁面
【正文】 形態(tài)在固態(tài)屬性和液態(tài)屬性間快速轉(zhuǎn)變，響應(yīng)速度很高，為毫秒數(shù)量級(jí)或更低；v 材料表觀黏度的轉(zhuǎn)變，乃至從液態(tài)至固態(tài)的變化是完全可逆的；v 表觀黏度隨電場大幅度地?zé)o極變化，轉(zhuǎn)換可由一簡單的電場信號(hào)進(jìn)行控制，從而主要用作為電 機(jī)特性轉(zhuǎn)化原件，并易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制；v 由于控制相變的能量極低，應(yīng)用中能耗量極低。 電流變現(xiàn)象和電流變效應(yīng) v 一種具有特殊組分和結(jié)構(gòu)的液體材料，在直流外電場作用下，產(chǎn)生黏度可逆化快速變化的效應(yīng)被稱為 “ER效應(yīng) ”。電場強(qiáng)度增大，液體黏度增大階段稱為 “正效應(yīng) ”，而電場強(qiáng)度減小，黏度降級(jí)階段，稱為 “負(fù)效應(yīng) ”。 v 根據(jù) ERF的應(yīng)用情況，從原理上分析，具有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式。① 固定電極結(jié)構(gòu) —— 外力作用在 ERF材料上，使 ERF流過施加電壓的電極板之間 [圖 354(a)]。② 滑動(dòng)電極結(jié)構(gòu) —— 兩極間通以電壓，外力作用在一個(gè)電極上，使電極以一定速率相對(duì)于另一電極運(yùn)動(dòng) [圖 354(b)]。圖 354 ERF的不同電極結(jié)構(gòu)v 以上兩種電流變體電極結(jié)構(gòu)形式可用下述應(yīng)用實(shí)例加以說明。常用于測量 ERF材料主要參數(shù)的同心圓柱流變儀（如Couette流變儀，圖 355），即根據(jù)滑動(dòng)電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中內(nèi)圓柱接電源，外圓筒接地，內(nèi)圓柱以角速度相對(duì)于外圓筒運(yùn)動(dòng)，外圓筒安裝在一測距傳感器上，根據(jù)角速度與轉(zhuǎn)矩值指示，可獲得 ERF材料的剪切應(yīng)力、剪切應(yīng)變、靜態(tài)屈服應(yīng)力、剪切應(yīng)變速度、電流密度等值。 圖 355 Couette容器應(yīng)變儀原理示意圖 v 另一種測量裝置（ Lord 公司的流動(dòng)夾具裝置，圖 3 56），則是根據(jù)固定電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。該裝置的工作狀態(tài)為一活塞結(jié)構(gòu)，裝置由一速度控制器調(diào)控可變速電機(jī)的轉(zhuǎn)速，再通過齒輪減速箱帶動(dòng)導(dǎo)桿，并隨之使滑塊移動(dòng)，滑塊帶動(dòng)活塞使 ERF材料在套筒內(nèi)受到擠壓。工作電壓則施加于套筒兩側(cè)，由此便可測的材料的動(dòng)屈服應(yīng)力、響應(yīng)時(shí)間等參數(shù)與外加電場間的關(guān)系。 圖 356 Lord流動(dòng)夾具裝置原理示意圖v ERF通常由下列三個(gè)主要成分組成。連續(xù)介質(zhì)為電流變體具有液體特性的載體。 分散介質(zhì)為不溶于連續(xù)介質(zhì)的親水（液）性多孔性懸浮微粒。 為了使分散介質(zhì)微粒具有浸潤性和滲透、分散、絮凝能力，避免沉淀效應(yīng)，且具有較優(yōu)良的穩(wěn)定性，應(yīng)該盡可能降低粒子的表面能力，還需引入表面活化劑，包括陰離子表面活化劑、陽離子表面活化劑及非離子型表面活化劑等。 此外，尚常見引入的附加成分為水或其他極性液體。 （ 1）連續(xù)介質(zhì)（溶劑）（ 2）分散介質(zhì)（懸浮粒子）（ 3）表面活化劑 電流變效應(yīng)機(jī)理 v (靜電極化理論 ) 該理論指出： “ERF效應(yīng)的根源是電極化現(xiàn)象，該效應(yīng)的強(qiáng)弱取決于物質(zhì)的極化率。極化成纖理論能十分簡單、明了，且十分形象地闡明了電流變體的某些基本特性，但該模型還不全面，尚應(yīng)尋求新的形成機(jī)理來描述電流變體的形成原因。 該理論認(rèn)為，在外電場作用下，電介質(zhì)顆粒外圍的電荷擴(kuò)散層由原來的平衡對(duì)稱結(jié)構(gòu)，沿電場方向產(chǎn)生了場致誘導(dǎo)畸變（ fieldinduced distortion），即沿電場方向電子云被拉伸，電荷呈兩極分布 [圖 359（ a） ]。 圖 359 電場誘導(dǎo)粒子雙電層畸變（ a） 圖 359（ b）為在外電場作用下，懸浮粒子雙電層交疊，形成 “雙疊層 ”的示意圖。該理論定性地解釋了 ER效應(yīng)在多相系統(tǒng)中所出現(xiàn)的一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為 ER效應(yīng)對(duì)電場強(qiáng)度、微粒體積含量、電場頻率及溫度等的依從關(guān)系以及在電場升高后出現(xiàn)的 “電流變飽和 ”現(xiàn)象。 圖 359 “雙疊層 ”電子云（ b） 電流變材料在智能控制中的應(yīng)用實(shí)例 v （主動(dòng)）發(fā)動(dòng)機(jī)懸置結(jié)構(gòu)ERF材料則是一種 “主動(dòng)減振裝置（方法） ”，可以根據(jù)振動(dòng)狀態(tài)，自適應(yīng)地調(diào)節(jié)工作參數(shù)，利用 ERF表觀黏度隨電場強(qiáng)度的增大而增大，而無法隨意使黏度減小，所以嚴(yán)格的說，它只能被稱為 “半主動(dòng)式減（隔）振材料 ”。v 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置式 ERF可控支座的構(gòu)造原理如圖 362（ a），其垂直動(dòng)特性力學(xué)模型如圖 362（ b）所示。 (a)支座構(gòu)造結(jié)構(gòu) （ b）垂直動(dòng)特性力學(xué)模型圖 362 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置式 ERF可控支座示意圖圖 363所示的 ERF慣性導(dǎo)向裝置，實(shí)際上是一個(gè)流體自控閥門。當(dāng)對(duì)管外上下電極施加電壓以后，管含 ERF表現(xiàn)黏度值發(fā)生不同程度的變化（直至固體化），從而可無幾條街管中流體的流通量（或流速），直到完全阻斷。特別在海下及地層深處輸油管道流量的自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)中，更有獨(dú)特的使用價(jià)值。 圖 363 ERF流體自控閥示意圖（ a） 未加電場時(shí)管內(nèi)流體正常流通 （ b） 施加電場后管內(nèi)流體流通受限 ERF自控變速器（離合器）的特點(diǎn)在于：摒棄了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中多年來處于主導(dǎo)地位的復(fù)雜的齒輪機(jī)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)大為簡化；并可輕易的實(shí)現(xiàn)無級(jí)傳動(dòng)。另一個(gè)重大的革新，是該系統(tǒng)不存在磨損，從而大大的提高了機(jī)械系統(tǒng)的效率（功耗）和使用壽命。 圖 364 自動(dòng)無級(jí)變速離合器示意圖 如果通過電量來改變物理黏度，則可不需經(jīng)過機(jī)械位移，即可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的控制，從而大大的延長了控制元件的壽命。圖 365出的是一個(gè) ERF液壓活塞（液壓動(dòng)力滑閥）系統(tǒng)的實(shí)例。圖 365 ERF液壓活塞系統(tǒng)油路示意圖 盤式 ER阻尼器為Nikolajsen所設(shè)計(jì)，這是一種用于降低電機(jī)轉(zhuǎn)子越過其臨界轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生過大振動(dòng)振幅的裝置，從而可以增加轉(zhuǎn)子的支承剛度和外加阻尼，其結(jié)構(gòu)圖如圖 366所示。圖 367中實(shí)線為未施外電場時(shí)轉(zhuǎn)子振動(dòng)振幅的轉(zhuǎn)速線 。圖 366 盤式 ERF轉(zhuǎn)子阻尼器結(jié)構(gòu)圖 圖 367 ERF轉(zhuǎn)子阻尼器降低臨界轉(zhuǎn)速振動(dòng)振幅原理曲線 Thank You !謝謝觀看 /歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH
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