第12章机敏概念.pptVIP

纤芯是由高透明固体材料(如高二氧化硅玻璃，多组分玻璃、塑料等)制成，纤芯的外面是包层，用折射率较低(相对于纤芯材料而言)的有损耗(每公里几百分贝)的石英玻璃、多组分玻璃或塑料制成。这样就构成了能导光的玻璃纤维—光纤，光纤的导光能力取决于纤芯和包层的性质。 * 选用材料和制造技术上，必须防止光纤产生微弯或受损伤。通常采用连续挤压法把热可塑硅树脂被覆在光纤外而制成，此层的厚度约为100~150μm，在一次被覆层之外是缓冲层，外径为400μm，目的在于防止光纤因一次被覆层不均匀或受侧压力作用而产生微弯，带来额外损耗。 * 1) 液体载体具有低介电常数，固体粒子具有高介电常数，不导电而且密度与载液相匹配； 2) 性能稳定，长期使用和储存时有良好的重复性； 3) 实际运转的剪切速率范围内，施加1kV/mm电场时其屈服应力不小于1kPa量级,电场通、断时的应力变化至少为100：1； 4) 漏电流小，在电场为1kV/mm时电流密度不大于100μA/cm2，电力消耗为1W/cm2；对电场的响应速度达到ms量级； 5) 工作温度为-40～200℃；零电场下粘滞系数低；无毒，耐火，不沉淀、耐磨、不腐蚀、价格低廉等。 * 对ER液材料的基本要求 * 1)半导体高分子材料 ： 密度容易调节得和载液相匹配，具有优良的可塑性，可制成尺寸任意的微球，所得屈服应力也较大，有发展前途. 2) 金属颗粒材料：具有强烈的ER性质，为克服密度大问题，已研制成空心的金属微珠，但是表面绝缘层仍然很容易被腐蚀. 3) 铁电体材料：铁电体的自发极化强度导致某些铁电体具有极强的ER特性. 4)液晶高分子材料：性能优良，不存在沉淀问题和与水相关问题；但其液固转变时间长，可长达几个小时，温度适用范围小. 5) 硅铝酸盐材料 主要的ER液材料 1）微粒： ER液中微粒的大小范围为0.1~10μm，可持水 2）载体：疏水性、低粘度、高沸点、低凝固点、高电阻、高介电强度 3）水：导致系统的介电击穿、腐蚀和高能量消耗 4）表面活性剂：增强ER效应 5） 温度：随温度升高，ER效应先增强后减弱 6）浓度：最佳的体积分数，既能在电场作用下获得最佳的ER效应，又能在无电场时保持ER液的流动性。 * ER液的影响因素 磁流变液（MRF）：含有微米级磁性粒子的液体，在外加磁场的作用下，其中的磁性粒子发生有序排列，液体的粘度和屈服应力发生显著变化. 存在问题：由于悬浮粒子较大，易沉降和团聚. 采取措施： 降低磁性粒子的密度以使其与载体的密度相匹配； 在磁性粒子表面复合其它物质，以改变它们与载液的相容性，使磁性粒子表面带同种电荷等. * * 电磁流变液（EMR）：由微米级的复合粒子分散在合适的绝缘载体中而形成. 特点：复合粒子中的一部分可在外加电场作用下表现出ER性质，另一部分则可在外加磁场作用下表现出MR性质，故既具有ER性质又具有MR性质，可兼顾两者的优点，即既具有ER液响应快的优点，又具有MR液屈服应力大，可避免高压电场的优点。 利用ER流体在介于液体和固体的属性间发生的可控、可逆、连续的转变，通过电场可实现力矩的可控传递及机构的在线无级、可逆控制. 应用：机电一体化的自适应控制机构. (1) 在动力传递装置中的应用，如离合器 将电流变液位于有相对运动的机械零部件之间。通过施加电压改变电流变液的粘性，从而控制机械部件之间传递力或力矩的大小。 * 优点：无冲击载荷和噪声，无磨损、 结构简单、质量轻、无级可调、灵敏度高、 响应快、能耗低、操作方便、 易于实现电子和微机控制等 (2)在振动控制中的应用，如减振器 利用电流变液体对电场的快速反应能力，通过改变两电极的电场强度调整电流变体的粘度，阻碍活塞的相对移动，以达到减振的目的。 * * (3)在液压控制中的应用，如电流变液体阀 代替传统的控制流量和压力的液压阀 基本工作原理： 无电场时：电流变液可从正电极和接地电极之间的夹层即阀中通过； 加电场时：通过阀的电流变液的表观粘度可由电场无级调节，从而实现流量的无级调节。 电极间的流体固化时：阀门即“关上”。 磁流变液的应用 磁流变阻尼器用于大型结构地震响应的控制； 磁流变离合器、磁流变减振器； 汽车座椅悬架阻尼器 * 磁流变阻尼器在汽车中的应用 磁流变阻尼器座椅 集成磁流变阻尼器的假肢 应用磁流变阻尼器的大楼 磁流变阻尼器在军事武器上的应用 * 电磁能 机械能 磁致伸缩效应：磁性材料在磁化过程中，因外磁场条件的改变而发生几何尺寸变化的效应。. Fe随磁场强度的增大而伸长 Ni随磁场强度的增大而缩短 为磁致伸缩系数 常用磁致伸缩材料室温下的饱和磁致伸缩系数为10-8~10-6 * 主要分三大类： （1）金属与合金磁致伸缩材料。如Ni 金属、Ni—Co 合金、