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课程设计 课程名称—电子无器件与工M 题目名称NiTi舍金温度传感驱动器 学生学院—材料与能源学院 专业班级一 11电材（1）班 学 号 学生姓名 指导教师 指导教师 2014年7月10日 3 3 3 3 摘要 1932年，瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到”记忆”效应，即合金的形状被改变之后， 一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状?人们把具有这种特殊 功能的合金称为形状记忆合金.形状记忆合金在生物工程、医药、能源和自动化等方面有广 阔的应用前景。 人类跨进了信息科学与技术全新发展的21世纪。信息技术与材料、能源、交通被认为是 当代科学技术的四大支柱.现代信息技术的基础包括信息的采集技术（传感技术）、传输技术 （即通讯技术）和执行处理（即计算机技术）。系统对外界的应答过程包括感知环境的变化（即 信息的采集）、处理己采集的信息、对环境变化作出响应（动作）三个过程.第一个过程是由 传感材料和传感器来完成的，第二个过程一般由计算机系统完成、第三个过程由执行（驱动） 系统完成.能同时兼具以上三大功能、应答外界刺激的系统成为智能系统。一般的智能系统 都是由多种材料与机构组成的。若单一一种材料能同时兼具上述三大功能，即集感知、处理 与执行三大功能于一体，则称之为智能材料。 NiTi形状记忆合金由于具有许多优异的性能，因而广泛应用于航空航天、机械电子、生 物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。作为一类新兴的功能材料，记忆合金 的很多新用途正不断被开发?例如用记忆合金制作的眼镜架，如果不小心被碰弯曲了，只要 将其放在热水中加热，就可以恢复原状. 本次设计主要是利用NiTi形状记忆合金制作一个由于温度的改变，做出相应响应的传感 器。NiTi合金，偏振弹簧 电阻和蜂鸣器等组成的系统可以比较精确地对某些温度点进行报 警。本次研究的内容主要是NiTi合金在一个连续温度变化范国内的形变情况，而不是针对一 个点。 关健词：NiTi形状记忆合金、偏振弹簧、迟滞性、功能材料 PAGE PAGE # 目录 摘要 TOC \o 1-5 \h \z 设计课题任务，功能要求及总体方案介绍 5 1.1任务 5 1.2功能要求说明 5 1.3总体方案介绍 5 1总体方案 5 3.2方案选择 5 3工作原理 节 1.3.4电路总原理图框图 7 实验数据及其分析 7 1弹簧变位量 7 2.1.1偏置弹簧扁位星 7 1.2记忆合金变位量 8 2. 2载荷—位移曲线 8 装置的制作渦试与改进 9 \o Current Document 四?分析与讨论 10 \o Current Document 五体会 11 \o Current Document 六.附录 11 一.设计课题任务及总体方案介绍 1.1任务 以NiTi形状记忆合金为敏感驱动元件的温度传感驱动器的设计： 以NiTi形状记忆合金为敏感驱动元件的温度传感驱动器的制作： 以NiTi形状记忆合金为敏感驱动元件的温度传感驱动器特性测试 2功能要求说明 1 .传感驱动器承载能力优于1N范困内?动作行程优于8mm： 传感驱动器具有超温报警的功能： 3总体方案介绍 3. 1总体方案 用NiTi合金和普通弹簧形成一个偏置式双程动作元件,该动作元件在不同的温度下将会产生 不同的位移量，通过其位移量的不同对不同温度点进行报警。 3.2方案选择 方案一：将记忆合金弹簧和偏置弹簧相接，再将一端固定，另一端则与电路相连。 方案2：将记忆合金弾簧和偏置弹簧相接，再将其固定在一根轴上，其两端固定在轴的两 端?而旦弹簧的总长度可根据实际需要而调整轴的长度来进行调*。以轴为中心制作一个简 易的支架，两根弹簧的连接出设置一个挡板，用于与电路相连. 在本次设计采用方案二。 1. 3.3工作原理 既可以刷用单程形状记忆效应、也可以利用双程形状记忆效应制作具有双程动作特性的驱 动器。用具有单程SME的元件与其他部件组合在一起实现双向动作特性的方式称为偏置式， 用两个或两个以上形状记忆合金组合任一起实现双向动作特性的方式称为差动式。两种方式 均利用了 SMA在P相时高的屈服应力和M相时低的屈服应力的特点。 其T作原理可用图4说明。记忆合金税的下端吊挂一重量为R的重锤（图4a）,重锤给记 忆合金一个偏置力。设合金在P时的屈服力为F”在M时的屈服力为％,则偏置力F,必须满 足； 乙而牌（图4b） 利2CICI-JrMrffeXfil (mn)(b) 利2CICI -JrMrffe Xfil (mn) (b) (a) 。 图4偏置式双程SMA动作元件(a)及其动作原理(b)， 在低温时，由于R〉F.,故合金统被重锤拉长，高温时，由于Fb〈F”故合金紐在回复力作 用下收缩?从而