فهرست مطالب
عنوانصفحه
فصل 1 1
1-1- مقدمه 2
1-2- تعریفمسئلهوضرورتانجامتحقیق 2
1-3- هدفوروشانجامتحقیق 5
1-4- نوآوری‌هایرساله 6
1-5- ساختاررساله 7
1-6-بررسیادبیاتموضوعومروریبرتاریخچهیپژوهش 7
1-6-1-دگررسانیمغناطیسیواثرتغییرمدولیانگ 7
1-6-1-1- خاصیتدگررسانیمغناطیسیوانواعاثرهایمرتبط 7
1-6-1-2- ترانسدیوسرهایرزونانسیبااستفادهازمواددگررسانمغناطیسیقوی 8
1-6-1-3اثرتغییرمدولیانگ 9
1-6-2-پیشینه‌یپژوهش‌‌هادربارهاثرتغییرمدولیانگ 11
1-6-2-1پیشینه‌یپژوهشترانسدیوسرباقابلیتتغییرفرکانسرزونانس 14
فصل 2 20
2-1- روشهایاندازه‌گیریمدولیانگ 21
2-1-1-اندازه‌گیریمدولیانگازنمودارتنش-کرنش 21
2-1-2-استفادهازآزمایشسرعتصوت 22
2-1-2-1- نحوهبهدستآوردنخواصمکانیکیمواد 22
2-1-2-2- مجموعه‌یآزمایشگاهی 23
2-1-2-3- نتایجبه‌دست‌آمدهبرایپرمندور 27
2-1-2-4- نتایجبه‌دست‌آمدهبرایآلیاژترفنل-دی 38
2-1-3-استفادهازپاسخامپدانسیترفنل-دی 39
2-1-3-2- نتایجروشپاسخامپدانسی 46
فصل 3 53
1-3-ترانسدیوسرهایدگررسانمغناطیسی 54
3-2- تعیینابعادترانسدیوسر 57
3-3- بهدستآوردنرفتارارتعاشیوابستهبهزمان 63
3-4- تخمینکرنشتولیدشدهتوسطترفنل-دی 65
3-4-2-محاسبهتوانافتپسماند 67
3-4-3محاسبهتوانافتجریانگردابه‌ای 68
فصل 4 72
4-1- طراحیترانسدیوسرها 73
4-2- ابعادترانسدیوسراول 73
4-3- طراحیوساختترانسدیوسرباقابلیتتنظیمفرکانستشدید 80
4-4- آزمایش‌هایبررسیرفتارترانسدیوسر 85
4-4-1-بررسیرفتارباآنالیزامپدانسی 85
4-4-2-آزمایشاندازه‌گیریدامنه‌یارتعاشاتخروجی 92
فصل 5 95
5-1- نتایجآزمایشترانسدیوسراولیه 96
5-1-1-آزمایشپاسخامپدانسی 96
5-1-2-بررسیدامنه‌یارتعاشاتخروجیترانسدیوسر 103
5-1-3-نتایجمدلتئوری-تجربی 104
5-2- نتایجترانسدیوسرباقابلیتتنظیمفرکانستشدید 106
5-2-1- نتایجآزمایشتحلیلامپدانسی 106
5-2-2- نتایجاندازه‌گیریدامنهکرنش 111
5-2-3-جمع‌بندینتایجترانسدیوسرباقابلیتتغییرفرکانستشدید 117
فصل 6 122
6-1- نتیجهگیری 123
6-2- پیشنهادها 125
فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل 1-1ترانسدیوسردگررسانمغناطیسیباطول 2/λ]8[. 3
شکل 1-2ترانسدیوسرساندویچیدگررسانمغناطیسی]9[ 3
شکل 1-3جابجاییبرحسبفرکانسدرفاکتورهایکیفیتمختلفیکسیستممکانیکی]11[. 4
شکل 1-4منحنیتنش-کرنشدریکنمونهفرومغناطیسدردوحالتاشباعمغناطیسیوحالتغیرمغناطیسی]25[. 10
شکل 1-5روند صعودیتغییر گزارش شدعمدولیانگبامیدانمغناطیسیخارجی]30[ 13
شکل 1-6روند نزولی-صعودیتغییرمدولیانگبامیدانمغناطیسیخارجی]30[ 13
شکل 1-7ترانسدیوسرباجرممرکزی]33[. 15
شکل 1-8ترانسدیوسرهیبریدیدگررسانمغناطیسی-پیزوالکتریک]34[. 16
شکل 1-9مدارمعادلترانسدیوسرهیبریدیدگررسانمغناطیسی-پیزوالکتریک]34[. 16
شکل 1-10پاسخفرکانسیترانسدیوسرهیبریدیدگررسانمغناطیسی-پیزوالکتریک]34[. 17
شکل 1-11الف) طرح 1 وب) طرح 2 ترانسدیوسربافرکانستشدیدسه‌گانه]36[. 18
شکل 1-12پاسخفرکانسیترانسدیوسربافرکانستشدیدسه‌گانه]37[. 18
شکل 2-1مجموعهآزمایشگاهیآزمونسرعتصوت 25
شکل 2-2مجموعهیآزمایشگاهیجهتنمونه‌هاباافتآکوستیکبالا 25
شکل 2-3سیگنالخروجیپرمندوردرمیدانصفر 27
شکل 2-4اکویبرگشتیازسیگنالعرضیالف) اکویکلی،ب) اکویدیوارهپشتیاول،ج) اکویدیوارهپشتیدوم 29
شکل 2-5اکویبرگشتیازسیگنالطولیالف) اکویکلی،ب) اکویدیواره‌یپشتیاول،ج) اکویدیواره‌یپشتیدوم 31
شکل 2-6تغییرسرعتصوتطولیبرحسبمیدانمغناطیسیخارجیدرپرمندور 32
شکل 2-7تغییرسرعتصوتعرضیبرحسبمیدانمغناطیسیخارجیدرپرمندور 33
شکل 2-8توزیعفراوانیسرعتصوتعرضیدرمیدانمغناطیسیبایاسصفر 34
شکل 2-9رابطهمدولیانگومیدانمغناطیسیدرپرمندور 36
شکل 2-10رابطهمدولبرشیومیدانمغناطیسیدرپرمندور 37
شکل 2-11تغییرنسبتپواسنپرمندوربامیدانمغناطیسی 38
شکل 2-12مدلشبکه‌یچهارقطبی 39
شکل 2-13مدارمعادلمبدلترفنل-دی]43[. 42
شکل 2-14مجموعهآزمایشگاهیاندازه‌گیریامپدانس 43
شکل 2-15الف) منحنیدامنه،ب) فازامپدانسنمونهترفنل-دیبدوناعمالمیدانمغناطیسی 44
شکل 2-16مجموعهآزمایشگاهیاندازه‌گیریامپدانسترفنل-دی 46
شکل 2-17الف) فرکانسرزونانسوب) فرکانسآنتیرزونانسمیلهبرحسبمیدانمغناطیسیبایاس 47
شکل 2-18مدولیانگدرمیدانثابتبرحسبمیدانمغناطیسی 48
شکل 2-19مدولیانگدرچگالیشارمغناطیسیثابتبرحسبمیدانمغناطیسی 48
شکل 2-20ضریبکوپلینگمگنتومکانیکیبرحسبمیدانمغناطیسی 49
شکل 2-21ادمیتانسمیلهترفنل-دیدرمیدان‌هایبایاسمختلف 49
شکل 2-22ضریبکوپلینگمگنتومکانیکیبرحسبپيش‌تنش 50
شکل 2-23تخمینمدولیانگدرمیدانمغناطیسیوپیشتنش‌هایمختلف 52
شکل 3-1قطعاتاصلیترانسدیوسرساندویچی 54
شکل 3-2دیاگرامنیروییاجزایترانسدیوسر 56
شکل 3-3مدلهندسیترانسدیوسردگررسانمغناطیسی 59
شکل 3-4مدلهندسیترانسدیوسربههمراهشرایطمرزی 61
شکل 3-5مدلمدارمغناطیسیترانسدیوسر 66
شکل 3-6لوپاصلیترفنل-دی 68
شکل 3-7ترفنل-دیوکویل 68
شکل 3-8رابطه‌یتراواییمغناطیسیوفرکانس 71
شکل 4-1ترانسدیوسرساخته‌شده 74
شکل 4-2الف)تغییراتشکلمداولوب)نقطهگرهترانسدیوسرباتغییرمدولیانگ ( بااستفادهازشبيه‌سازیالمانمحدود) 76
شکل 4-3الف)تغییراتشکلمددومب)نقطهگرهاولوج)نقطهگرهدومترانسدیوسرباتغییرمدولیانگ( بااستفادهازشبيه‌سازیالمانمحدود( 77
شکل 4-4الف)تغییراتشکلمداولوب)نقطهگرهترانسدیوسرباتغییرمدولیانگ( بااستفادهازحلمعادلهموج) 77
شکل 4-5الف)تغییراتشکلمددومب)نقطهگرهاولوج)نقطهگرهدومترانسدیوسرباتغییرمدولیانگ( بااستفادهازحلمعادلهموج) 78
شکل 4-6تغییراتفرکانسطبیعیمداولباتغییرمدولیانگ 79
شکل 4-7تغییراتفرکانسطبیعیمددومباتغییرمدولیانگ 79
شکل 4-8شکلمدترانسدیوسردرمدولیانگ 40 گیگاپاسکال 82
شکل 4-9شکلمدترانسدیوسردرمدولیانگ 40 گیگاپاسکال 82
شکل 4-10چگالیشاربرحسبمیدانمغناطیسیکوپلر 83
شکل 4-11مدارمغناطیسیترانسدیوسر 84
شکل 4-12خطوطشارایجادشده 84
شکل 4-13نمایمونتاژیوانفجاریترانسدیوسر 85
شکل 4-14مدلمدارالکتریکیمعادلترانسدیوسر 86
شکل 4-15آزمایشپاسخامپدانسیترانسدیوسردگررسانمغناطیسی 90
شکل 4-16مجموعهآزمایشگاهیبررسیمیدانبایاسدرترانسدیوسراولیه 90
شکل 4-17مجموعهآزمایشگاهیتستپاسخامپدانسیبرایترانسدیوسرباقابلیتتنظیمفرکانستشدید 91
شکل 4-18الف) حالتآزادترانسدیوسر،ب) اضافهکردنجرممتمرکز،ج) حالتگیره‌بندیشده،د)مهاربدنهترانسدیوسر 92
شکل 4-19مجموعهآزمایشگاهیاندازه‌گیریکرنش 93
شکل 4-20شکلموججریان 93
شکل 5-1دامنه‌یامپدانسترانسدیوسر 97
شکل 5-2فازترانسدیوسر 97
شکل 5-3اندازه‌یامپدانسحرکتیمددوم 98
شکل 5-4اندازه‌‌یامپدانسحرکتیمداول 99
شکل 5-5دایره‌یامپدانسحرکتیبرایمددوم 100
شکل 5-6دایره‌یامپدانسحرکتیبرایمداول 100
شکل 5-7اندازهامپدانسترانسدیوسردرمیدان‌هایمغناطیسیمختلف 101
شکل 5-8فازامپدانسترانسدیوسردرمیدان‌هایمغناطیسیمختلف 101
شکل 5-9تاثیرپيش‌تنشبرفرکانستشدید 102
شکل 5-10دامنه‌یارتعاشاتخروجیترانسدیوسردرمدهایاولودوم 103
شکل 5-11نسبتدامنهخروجیبهورودیترانسدیوسردرفرکانس‌هایمختلف 104
شکل 5-12نسبتتوانافتپسماندبهتوانورودی 105
شکل 5-13نسبتتوانافتجریانگردابه‌ایبهتوانورودی 105
شکل 5-14منحنیدامنهامپدانسدرفرکانس‌هایمختلف 107
شکل 5-15منحنی‌هایفازترانسدیوسردرفرکانس‌هایمختلف 108
شکل 5-16منحنیامپدانس‌درحالتمحصوروآزاددرمیدانمغناطیسیبایاس 30 کیلوآمپربرمترودرسطحمتوسطپیش‌تنش 109
شکل 5-17منحنیاندازهامپدانسحرکتیترانسدیوسر 111
شکل 5-18نسبتسرعتبهجریانالکتریکیدرمیدان‌هایمغناطیسیبایاسمختلف 114
شکل 5-19مقادیرکوهرنساندازه‌گیری 116
شکل 5-20نسبتتغییرمکانخروجیترانسدیوسربهجریانالکتریکیاعمالی 117
شکل 5-21بررسیتغییرفرکانستشدیدباتغییرمیدانمغناطیسیبایاسوپیش‌تنشدرترانسدیوسرباقابلیتتنظیمفرکانستشدید. 119
شکل 5-22فاکتورکوپلینگمگنتومکانیکیبرحسبپیش‌تنش 120
فهرست جدول‌ها
عنوان صفحه
جدول 1-1 انواعاثرهایمرتبطباپدیدهیدگررسانیمغناطیسی]10[ 8
جدول 2-1 مشخصاتپراب‌هایمورداستفاده 26
جدول 2-2 مشخصاتدریافت‌کنندهپالس 26
جدول 2-3 محاسبهضریبقابلیتاعتمادبرایدرجهآزادی 29]41[. 35
جدول 2-4 خطایدقتبرایدادهمیانگیندرمیدانمغناطیسیصفر 35
جدول 2-5 خطایدقتبرایهرکدامازداده‌هادرمیدانمغناطیسیصفر 35
جدول 2-6 رابطهسرعتصوتطولیومیدانمغناطیسیخارجی 39
جدول 2-7 مشخصاتآهنربایفلزی]44[ 45
جدول 2-8 رابطهپیشتنشومدولیانگدرمیدانمغناطیسیوچگالیشارثابت 50
جدول 2-9 رابطهدمابامدولیانگدرمیدانمغناطیسیثابتوچگالیشارثابت 51
جدول 3-1 خواصمواداستفاده‌شدهدرترانسدیوسر 65
جدول 4-1 طولاجزایاصلیترانسدیوسر 74
جدول 4-2 قطرقطعاتاصلیترانسدیوسر 74
جدول 4-3 خواصموادبه‌کاررفتهدرترانسدیوسر 80
جدول 4-4 مشخصاتهندسیترانسدیوسر 80
جدول 4-5 فرکانستشدیدترانسدیوسردرمدولیانگ‌هایمختلف 81
جدول 5-1 بررسیمقادیرعملکردیترانسدیوسردرپيش‌تنش 89/13 مگاپاسکال 102
جدول 5-2 نسبتدامنه‌یارتعاشاتبهجریاناعمالی 103
جدول 5-3 بررسیمقادیرتجربی،پیشبینیتحلیلیوالمانمحدودترانسدیوسرباقابلیتتغییرفرکانستشدید 119
جدول 5-4 زاویه‌یفازفاکتورنیروبرحسبمیدانمغناطیسی 121
نمادها
نماد |
تعریف نماد |
نماد |
تعریف نماد |
A |
مساحت مقطع |
FF |
فاکتور نیرو |
Ak |
فاصله اکوی اول تا اکوی n امدر نمونه کالیبراسیون |
F |
فرکانس |
A1 |
فاصله اکوی اول تا اکوی n امدر نمونه |
fa |
فرکانس آنتی‌رزونانس |
a |
فاکتور نیرو |
fr |
فرکانس تشدید |
B |
چگالی شار مغناطیسی |
H |
میدان |
Bx |
خطای صحت داده x |
Hc |
میدان پسماند |
Cs |
سرعت صوت عرضی |
I |
جریان |
C |
سرعت صوت طولی |
Ieff |
جریان مؤثر |
C0 |
تقریب یک بعدی سرعت صوت |
J |
چگالی جریان گردابه‌ای |
c |
ضریب تنش کلوین-ویت |
K |
سفتی |
CK |
ضریب میرایی وابسته به نرخ کرنش |
K |
فاکتور کوپلینگ مگنتومکانیکی |
CH |
کامپلیانس حجمی در میدان مغناطیسیثابت |
Kk |
پارامتر نسبت اتلاف |
CB |
کامپلیانس حجمی در چگالی شار مغناطیسیثابت |
L |
طول |
d33 |
ضریب دگررسانی مغناطیسی طولی |
L |
اندوکتانس |
d |
قطر دایره امپدانس حرکتی |
LS |
اندوکتانس محصور ترانسدیوسر |
D |
افت میرایی در فرکانس تشدید |
M |
جرم |
E |
مدول یانگ |
m´ |
جرم معادل در آزمایش ارشمیدس |
Ea |
مدول یانگ ظاهری |
M |
جرم معادل ترانسدیوسر |
EH |
مدول یانگ در میدان مغناطیسی ثابت |
N |
تعداد پیک‌ها |
EB |
مدول یانگ در چگالی شار ثابت |
nk |
تعداد رفت و برگشت موج در نمونه کالیبراسیون |
Eas |
مدول یانگ ظاهری در حالت اشباع |
n1 |
تعداد رفت و برگشت موج در نمونه |
Eϴ |
میدان الکتریکی |
P |
توان |
∆E |
تغییر مدول یانگ |
Peff |
توان مؤثر |
F |
نیرو |
Px |
عدم قطعیت ناشی از خطای دقت داده x |
Fmags |
نیروی دگررسان مغناطیسی |
عدم قطعیت ناشی از خطای دقت داده میانگین |
|
نماد |
تعریف نماد |
نماد |
تعریف نماد |
Q |
فاکتور کیفیت ترانسدیوسر |
elɛ |
کرنش الاستیک |
r |
شعاع دایره |
σ |
تنش |
R |
قسمت حقیقی امپدانس |
´σ |
رسانایی الکتریکی |
S |
کرنش دگررسان مغناطیسی |
λ |
طول موج |
Sx |
انحراف معیار داده x |
ω |
فرکانس دایروی |
انحراف معیار داده میانگین |
0ω |
فرکانس تشدید |
|
SH |
کامپلیانس در میدان مغناطیسی ثابت |
´ω |
فرکانس حد پایین پهنای باند |
t |
زمان |
˶ω |
فرکانس حد بالای پهنای باند |
tk |
ضخامت بلوک کالیبراسیون |
نسبت پواسون |
|
t1 |
ضخامت نمونه |
ρ |
چگالی |
tt |
ضریب قابلیت اعتماد |
μ |
تراوایی مغناطیسی |
T |
تنش |
0μ |
تراوایی مغناطیسی خلآ |
Tme |
نیروی عمل کننده در شاخه مکانیکی بر واحد جریان |
rμ |
تراوایی مغناطیسی نسبی |
Tem |
نیروی الکتریکی بر واحد سرعت |
sμ |
تراوایی مغناطیسی در کرنش ثابت |
u |
جابجایی نقاط ترانسدیوسر |
φ |
تابع شکل مد |
US |
کرنش خروجی ترانسدیوسر |
||
V |
اختلاف پتانسیل |
||
vk |
سرعت صوت در نمونه کالیبراسیون |
||
Wx |
عدم قطعیت در صحت اندازه‌گیری پارامتر x |
||
x |
مختصات طولی |
||
داده میانگین |
|||
X |
قسمت موهومی امپدانس |
||
Z |
امپدانس |
||
Ze |
امپدانس ترانسدیوسر |
||
Zee |
امپدانس الکتریکی |
||
Zmot |
امپدانس حرکتی |
||
Zeddy |
امپدانس جریان گردابه‌ای |
||
Zhys |
امپدانس پسماند |
||
Zmag-mech |
امپدانس تبدیل مغناطیسی-مکانیکی |
||
Mɛ |
کرنش دگررسان مغناطیسی |
||
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.