基于磁致伸缩效应的超声波测温方法研究

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1、基于磁致伸缩效应的超声波测温方法研究【关键词】磁致伸缩效应超声波温度测量温度是一种与人们生活息息相关的基本环境参数，是一个十分重要的物理量。温度是国际单位制中七个基本物理量之一。在工业生产、农业生产以及日常生活中都离不开温度的文/于春和栾玉国根据超声波在固体介质中传播时，声速随温度的变化而改变的特点，通过磁致伸缩效应进行超声波的产生及接收，由系统对数据进行运算处理，从而实现对温度的测量。该测量方法适应于目前绝大多数环境下的温度测量，尤其对高温测量更为精确。给出硬件原理图及软件实现的基本流程图，对测温过程进行阐述，并通过实验测量及分析，实现了简单

2、电路下的准确测温。该方法是对温度测量方法的又一种尝试。摘要测量，因此对于研究温度测量方法及装置具有重要的意义。传统的热电偶、热电阻测温方法以其技术成熟、结构简单、使用方便等特点，在未来温度测量领域中，依然能够广泛使用。随着新材料、新工艺以及一些新技术的发展，温度的测量正在从模拟式向数字式，集成化向智能化、X络化的方向飞速发展，并朝着多功能、高精度、高可靠性等高科技的方向迅速发展。测量温度的方法虽然有很多种，但是对于高温测量、腐蚀性介质的温度测量以及高电压环境等特殊温度的精确测量，需要结合测试条件选择合适的测量方法才能完成，同时要求测量者熟悉其测

3、量方法的特点及原理，而这还需要我们不断去寻求新的测量方法，并改进心有测量技术，从而满足各种条件下对温度测量的需求。1温度测量原理1.1磁致伸缩效应所谓磁致伸缩效应是指铁磁性物质在外加磁场的作用下，沿长度方向其尺寸伸长或缩短，而在去掉外加磁场后又恢复到原来的长度。这种现象是焦耳（J.P.Joule）在1842年发现的，因此又称为焦耳效应。利用这一特性，可控制外加磁场使其产生轴向的机械振动，从而激发出超声纵波。相反，磁化了的铁磁棒发生形变SKKT27B12E可控硅实测如下：控制极G与阴极K（如引脚“4和5”）之间电阻约20欧姆，阳极A与阴极K（如引

4、脚“1和2”）、阳极A与控制极G（如引脚“1和4”）之间均为开路。因此，在可控硅日常维护及检修中，如果出现以下现象：控制极G与阴极K之间开路、阳极A与阴极K之间短路、阳极A与控制极G之间短路，则可判断此可控硅异常（在测量控制极正反向电阻时，万用表应切换至R*10或R*1档，防止电压过高将控制极反向击穿）。4IGBT模块的维护检修IGBT是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，具有高输入阻抗和低导通压降的优点。在城市轨道交通通信系统所使用的中性UPS设备中，IGBT器件应用于FPC（Po0cm0pt;mso-l

5、ayout-grid-align:none"class=MsoNormalalign=left>FactorCorrection，即功率因数校正）整流模块和DC/AC逆变模块。IGBT工作频率范围大，可实现高频脉宽调制电流，有效减少谐波电流的含量，达到绿色电源系统的标准。IGBT在UPS系统中经常受过负荷、容性或感性负载冲击等影响，容易损坏。在使用过程中，可利用IGBT的结构特点，选用指针式万用表进行日常维护及检修。IGBT的三个电极分别为门极（G）、发射机（E）和集电极（C）。正常的IGBT在检测时，将黑表笔C极，红表笔接E极，万用表指针处于

6、零位；将手指同时触及G极和C极，此时IGBT被触发导通，由于E极和C极间的导通电阻较小（几欧姆~几百欧姆），万用表指针摆向阻值较小的方向，并稳定在某一位置；最后，再将手指同时触及G极和E极，此时IGBT被阻断，万用表的指针回零。在检修过程中，必须将指针式万用表切换至R*1KΩ档或以上档位，否则其内部电池电压太低，无法使IGBT导通，进而无法判断IGBT的好坏。本文选用Infineon公司的IGBT模块FS35R12KT3作为参考，其内部结构示意图如图2所示，等效于三组IGBT半桥式开关电路。在日程维护检修中，可利用指针式万用表分别检测FS35R

7、12KT3的六组IGBT引脚（如“1,2,25”或“3,4,27”等），如果都满足上述正常IGBT的判断条件，则可判断该模块是正常的；如果发现存在某个IGBT检测异常，则表示该模块已损坏，应更换整块FS35R12KT3模块，确保UPS的整流模块和DC/AC逆变模块能正常运行。5总结本文介绍了UPS系统中常见功率易耗件的类型及功能，重点探讨直流母排、可控硅模块和IGBT模块的作用，并探究了上述三种器件的维护检修方法，为日常故障判断及处理提供技术参考，能够有效提高日常维保工作的故障处理效率。