超磁致伸缩材料在骨传导听觉装置上的应用VIP免费

第34卷第2期电子元件与材料Vol.34No.22015年2月ELECTRONICCOMPONENTSANDMATERIALSFeb.2015超磁致伸缩材料在骨传导听觉装置上的应用赵正龙，何忠波，李冬伟，薛光明，杨朝舒（军械工程学院车辆与电气工程系，河北石家庄050003）摘要:超磁致伸缩材料（简称GMM）是制作低频换能器的理想功能材料。介绍了GMM的磁致伸缩机理及其本身特性；与传统磁致伸缩材料以及当前广泛应用在骨传导听觉装置上的电磁和压电材料进行了分析比较；综述了GMM在骨传导听觉装置上的应用现状；重点介绍了骨传导发音振子的设计构想，并且对超磁致伸缩式骨传导听觉装置在军事通信上的应用进行了展望。关键词:超磁致伸缩材料；功能材料；综述；应用现状；骨传导听觉装置；振子；军事通信doi:10.14106/j.cnki.1001-2028.2015.02.001中图分类号:TB381文献标识码:A文章编号:1001-2028（2015）02-0001-06Applicationofgiantmagnetostrictivematerialinbone-conductionhearingdeviceZHAOZhenglong,HEZhongbo,LIDongwei,XUEGuangming,YANGZhaoshu(DepartmentofVehiclesandElectricalEngineering,OrdancelEngineeringCollege,Shijiazhuang050003,China)Abstract:Thegiantmagnetostrictivematerial(GMM)isanidealfunctionalmaterialforlowfrequencytransducer.ThebasicpropertiesofGMMareintroducedandthemagnetostrictivephenomenonisexplained.Thematerialiscomparedwithtraditionalmagnetostrictivematerialandelectromagnetismmaterial,piezoelectricmaterialwhicharebothwidelyappliedinbone-conductionhearingdevice.Thepresentapplicationstatusofbone-conductionhearingdeviceisoverviewed.ParticularlythedesignoftheGMMpronunciationvibratorisintroducedandthefuturethatbone-conductionhearingdevicewithGMMwillbeappliedinmilitarycommunicationisalsolookedfarahead.Keywords:giantmagnetostrictivematerial;functionmaterial;review;applicationstatus;bone-conductionhearingsystem;vibrator;militarycommunication磁致伸缩材料是指具有磁致伸缩特性的材料，即当材料受到变化的外加磁场作用时，其长度和体积会出现相应地变化，传统的磁致伸缩材料的饱和磁致伸缩系数λs可以达到10–6~10–5量级，而超磁致伸缩材料（GiantMagnetostrictiveMaterial，简称GMM）的λs比传统材料大约80倍[1]。GMM作为一种高效功能材料，具有许多优异的性能，它的应变量大、输出力强、响应速度快，并且能量密度高[2-3]，但是因为材料成本较高，目前多应用于小型、微型和精密控制的换能器。在超磁致伸缩式骨传导听觉装置的应用研究方面，国内外的产品一方面性能不佳，音质不够理想；另一方面成本太高，消费者难以承受，因此最终多停留在实验阶段，还没有形成商品化[4]。尤其是军事通信用全骨传导听觉装置还面临着功耗高、低频响应差等突出问题。因此研究基于GMM的骨传导听觉装置对打破国外封锁、提高战场环境下的通信品质具有十分重要的意义。1GMM的基本特性1.1磁致伸缩物理效应磁致伸缩是一个可逆过程，实现了材料的机械形式和磁性形式之间的能量转换，图1是与材料磁致伸缩效应相关的各种物理效应的示意图[5]。综述收稿日期：2014-12-04通讯作者：赵正龙基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.51275525）作者简介：赵正龙（1991－），男，山东新泰人，研究生，研究方向为机电液集成系统控制技术，E-mail:498836250@qq.com。网络出版时间：2015-01-2712:47网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1241.TN.20150127.1247.009.html2赵正龙等：超磁致伸缩材料在骨传导听觉装置上的应用Vol.34No.2Feb.2015图1磁致伸缩效应[5]Fig.1Magnetostrictiveeffects[5]其中最易理解的是Joule效应，指的是处于变化磁场中的铁磁性材料会发生长度的变化，主要用于磁致伸缩致动器。磁场消失后，材料会恢复到初始状态。这种径向的伸缩与所施加的磁场强度成比例，因此被用在执行机构的多个方面。另一个应用比较广泛的是磁致伸缩的Villari效应，指的是材料在受到机械力作用的情况下，对其施加一定强度的磁场时，流经材料的磁通密度会发...