Magnetostricția a fost observată numai în materiale feromagnetice, cum ar fi: fier, nichel, cobalt și aliajele lor. Principiul magnetostricției se bazează pe proprietățile magnetomecanice ale acestor materiale. De exemplu, dacă un feromagnet este în câmpul magnetic, atunci acesta determină o deformare microscopică a structurii sale, ceea ce duce la o schimbare a dimensiunilor fizice ale feromagnetului. Acest comportament este explicat prin existența unui număr nenumărător de magneți elementari mici, din care constă un material feromagnetic. Ei se vor strădui să se stabilească în paralel unul cu celălalt în regiunile spațiale delimitate, deja fără un câmp magnetic extern. # 1042; aceste așa-numite domenii, toți magneții elementari sunt direcționați în același mod. Dar distribuția inițială a domeniilor haotic și exterior, corpul feromagnetic pare să fie nemagnetic. Când se aplică un câmp magnetic, domeniile se aliniază în direcția acestui câmp și sunt aliniate paralel unul cu celălalt. Astfel, obținem câmpuri magnetice proprii, care pot depăși sute de ori câmpul magnetic extern.
De exemplu, dacă o tijă din aliaj feromagnetic este plasată într-un câmp magnetic paralel cu axa sa, tija va suferi o deformare mecanică și va primi o alungire liniară. # 1042; alungirea prin efectul de magnetostricție este foarte mică (a se vedea figura 1).
Efectul magnetostrictiv se datorează combinării proprietăților magnetice și mecanice ale materialelor feromagnetice, în consecință, poate fi optimizat prin crearea de aliaje speciale și controlat de acțiunea direcțională a unui câmp magnetic extern. # 1042; sistemele de măsurare industriale Micropulse și Temposonics utilizează un efect magnetostrictiv numit efect # 1042; idemana. Acesta descrie o deformare mecanică (răsucirea) o tijă subțire feromagnetic lungă care se află sub influența celor două câmpuri magnetice ale conductorului extern și intern creat prin care trece curentul electric. # 1042; codificatoare liniare Balluff Micropulse camp magnetic extern este generat de magnetul pozițională, care este concentric cu intersecția cu câmpul magnetic produs de curentul electric, provoacă o deformare mecanică o suprafață mică a elementului de măsurare sub forma unei tije. În plus, senzorii Micropulse utilizează așa-numitul efect magnetoelastic (sau efect # 1042; Illari). Acesta este asociat cu o schimbare a proprietăților magnetice ale materialului feromagnetic, de exemplu, magnetizarea barei feromagnetic, care este cauzată de deformarea longitudinală.
Pentru a transforma principiile fizice de mai sus într-un sistem de măsurare fiabil, a fost propus designul senzorului prezentat în Figura 3. Senzorul de deplasare liniară Micropulse este alcătuit din 5 părți principale:
- element de măsurare (ghid de undă);
- senzori electronici;
- poziționer sub forma unui magnet permanent;
- convertorul de impulsuri de torsiune;
- Partea de amortizare (la capătul tijei, în care se stinge a doua parte a impulsului de torsiune).
"Miezul" sistemului de măsurare este un element de măsurare feromagnetic, folosit ca un ghid de undă, prin care se propagă o undă de torsiune ultrasonică până la convertorul de impulsuri. Poziția măsurată este determinată de poziția magnetului permanent care înconjoară ghidul de undă. Acest magnet creează un câmp magnetic în ghidul de undă și este conectat la obiectul de măsurare. Aici trebuie subliniat că nu există nicio legătură mecanică între poziționer (magnet) și elementul de măsurare (ghidul de undă). Acest lucru asigură o durată foarte lungă de viață a senzorilor Ballouff Micropulse (MTS Temposonics) pe baza acestui principiu de măsurare. # 1042, micropulful din senzorii de deplasare liniară Micropulse are un diametru exterior de 0,7 mm și un diametru interior de 0,5 mm. Conductorul de cupru rulează de-a lungul întregii lungimi a ghidului de undă.
Procesul de măsurare este inițiat de un impuls scurt de curent, care este trimis din partea electronică a senzorului de-a lungul conductorului de cupru. Când impulsul se mișcă, un câmp magnetic radial apare în jurul ghidului de undă (vezi Figura 3). Când se traversează cu un câmp magnetic un magnet-poziționer permanent, apare, în funcție de efect # Edemann, deformarea plastică a ghidului de undă magnetostrictiv, care este un proces extrem de dinamic, datorită vitezei impulsului curent. Din această cauză există o torsiune val de ultrasunete, care se întinde de la locul de origine, în ambele capete ale ghidului de undă, cu toate acestea, într-unul din capetele sale este complet stins, și, astfel, interferențe și distorsiuni sunt eliminate. Viteza de propagare a acestui val în ghidul de undă este de 2830 m / s, iar factorii externi (poluare, temperatură, impact etc.) nu îl afectează practic. Detectarea și prelucrarea impulsului de torsiune are loc la celălalt capăt al ghidului de undă într-un convertor special. Convertorul constă dintr-un impuls de torsiune transversal la waveguide și banda asociată rigid din metal magnetostrictiv; detectarea inductorului și a unui magnet permanent permanent.
# 1042; un traductor de impulsuri de torsiune, o undă supersonică determină o schimbare în magnetizarea unei benzi metalice în funcție de efect # 1042; bolari deja menționate. Următoarea schimbare temporară a câmpului de magnet constante induce un curent electric la inductor. Acest semnal electric emergent este procesat în cele din urmă de către senzorii electronici. Precizia determinării poziției este obținută prin măsurarea timpului dintre începutul impulsului curent și timpul de răspuns al semnalului electric, care este determinat în convertorul de impulsuri de torsiune atunci când se detectează undele ultrasonice.
Cu complexitatea externă aparentă a principiului de măsurare pe care sunt create senzorii de mișcare liniară Balluff Micropulse. Există mai multe avantaje pe care le posedă: distanța poate fi măsurată cu cea mai mare precizie; materialele magnetostrictive metalice posedă parametri pe termen lung și foarte stabili; datorită designului și construcției speciale ale senzorului, întregul sistem de măsurare este protejat în mod fiabil de influențele externe, de exemplu de vibrațiile mașinilor. Din suma acestor avantaje primim senzori de înaltă precizie ai mișcării Balluff Micropulse. Ele au cea mai mare repetabilitate a măsurătorilor și fiabilitate foarte mare.
# 1042, principiul magnetostrictiv este încorporat într-un sistem de măsurare care îndeplinește cerințele stricte ale producției industriale, cerințe ridicate privind capacitățile și competența producătorului senzorului. Inginerii Balluff posedă cunoștințe fizice fundamentale, acumulate de-a lungul deceniilor de experimente de laborator despre materialele de magnetostricție. De exemplu, în diferite variante ale impulsurilor de torsiune de circuit convertor au fost investigate în detaliu, care sunt prezentate în Figura 4. Sa constatat că design-ul optim traductor trebuie să fie astfel încât să întruchipări 3. Este astfel obținut semnalul cel mai încrezător și precise au fost înregistrate numai porțiunea de torsiune valurile mecanice și oscilațiile longitudinale nu influențează rezultatul măsurătorilor. Utilizarea undelor de torsiune și sistem de înregistrare care răspunde doar la torsiune (răsucire) val permite nici o teama de influență a vibrațiilor asupra procesului de măsurare, deoarece pulsul torsiune nu poate provoca vibrații mecanice externe. Pentru ca toate procesele fizice ale principiului de măsurare să poată continua fără a influența influențele exterioare, producătorul folosește un design mecanic special al carcasei și un circuit electronic în prelucrarea semnalelor. Și în fiecare generație de senzori magnetostrictivi Balluff, designul și circuitul sunt îmbunătățite și dezvoltate, fiind la cel mai modern nivel.
Articole similare
-
Principiul menținerii încrederii cetățenilor în lege și acțiunile statului în constituția rusă
-
Senzor de scurgere a apei - dispozitiv, principiu de funcționare și instalare
Trimiteți-le prietenilor: