Fe-Ga合金是继Tefenol-D之后的另一种新型磁致伸缩材料,具有磁滞小、机械性能优良、饱和磁场低等特点,可广泛应用于精密驱动、智能传感、无损检测等领域。利用Fe-Ga合金设计磁致伸缩换能器,需要明确合金的磁特性参数。应用磁致伸缩换能器时,需要分析换能器的输出特性。因此,本文测量了Fe-Ga合金的磁特性,分析了磁致伸缩换能器的多物理场耦合特性、磁场分布和谐振特性,搭建了磁致伸缩换能器的实验平台,分析了应力作用下磁致伸缩换能器的动态磁滞回线和输出特性。测量了棒状Fe-Ga合金的低频磁特性,分析Fe-Ga合金材料的磁致伸缩特性,当磁场强度达到15 k A/m时,Fe-Ga合金棒的应变开始达到饱和,当磁场强度达到20k A/m时,Fe-Ga合金棒的应变完全达到饱和,并进行实验验证。研究了环形Fe-Ga合金的高频磁特性,建立Fe-Ga合金动态磁导率和损耗模型,并采用AMH-1M-S型动态磁特性测试系统测量了不同磁场频率下Fe-Ga合金弹性磁导率、粘滞性磁导率、初始磁导率、损耗因数和动态磁滞回线,分析Fe-Ga合金的电磁损耗和介质储能的变化规律。分析了磁致伸缩换能器的多物理场耦合特性。利用COMSOL有限元分别分析了弓张结构磁致伸缩换能器、窗式结构磁致伸缩换能器和双线圈磁致伸缩换能器的磁场强度、磁感应强度和应变分布,并分析了不同结构换能器的谐振特性,发现双线圈磁致伸缩换能器的磁场和应变分布均匀。分析了应力作用下双线圈磁致伸缩换能器的静态输出特性,随着施加应力的增大,换能器的输出位移值逐渐增大。搭建了Fe-Ga合金双线圈磁致伸缩换能器的实验平台,测量了应力作用下换能器的滞后特性。当施加同一磁场频率时,施加应力可以减小换能器的滞后。测量并且分析了应力作用下换能器的静态输出特性。分析了应力作用下换能器的动态输出特性,输出位移会随施加应力的增大呈现先增大后减小的趋势,当施加应力为2 MPa,磁场频率为10Hz时,换能器输出的位移幅值可以达到最大值为7.2×10^-6 m。在2.1 k A/m的偏置磁场下,施加的磁场频率为10、30、50、80 Hz,随着磁场频率的增加,换能器输出位移的斜率逐渐减小,输出位移圆环的形状逐渐由扁平状向椭圆状变化。