Kozlov E.Yu. Manager al Technocom-Ost LLC
La nivel mondial, timp de două decenii, senzorii de mișcare liniară au fost utilizați cu succes (sau așa cum se numesc și senzori de poziție liniare, senzori și contoare de căi). Liderul mondial și pionierul în fabricarea acestor senzori este MTS Sensors, divizia companiei americane MTS Systems. Această unitate a fost creată în 1984 după achiziționarea MTS de către Temposonics Inc, acum, Temposonics este o marcă comercială care poate fi văzută pe orice senzor de mișcare magnetostrictiv al senzorilor MTS.
Magnetostricția a fost observată numai în materiale feromagnetice, cum ar fi fier, nichel, cobalt și aliaje. Principiul magnetostricției se bazează pe proprietățile magnetomecanice ale acestor materiale. Asta este, dacă un feromagnet este în câmpul magnetic, provoacă o deformare microscopică a structurii sale moleculare, 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. În aceste domenii așa-numite, 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 sunt aliniate în direcția acestui câmp și aliniate paralel una cu cealaltă.
Efectul magnetostrictiv este cauzat de o colecție de proprietăți magnetice și mecanice ale materialelor feromagnetice, respectiv, pot fi optimizate prin crearea unor aliaje speciale și controlată de un câmp magnetic exterior direcțional. În sistemele de măsurare industrială, Temposonics utilizează un efect magnetostrictiv, numit efectul Wiedemann. 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. Senzorii de deplasare liniară MTS Senzori de câmp magnetic exterior 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 în formă de tijă (Figura 2). De asemenea, așa-numitul senzori Temposonics efect magnetoelastic (sau efectul Villari). 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 Temposonics constă din 5 părți principale:
-element de măsurare (ghid de undă);
-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). Aceasta asigură o durată de viață foarte lungă a senzorilor MTS Temposonics pe baza acestui principiu de măsurare.
La măsurare, un impuls de curent scurt este trimis din partea electronică a senzorului folosind un ghid de undă. Când impulsul se mișcă, un câmp magnetic radial apare în jurul ghidului de undă (figura 3). La intersecția cu câmpul magnetic al magnetului permanent-poziționerului, acesta se produce în conformitate cu deformarea Wiedemann efectul plastic al waveguide magnetostrictiv, care este un proces extrem de dinamic, datorită ratei pulsului 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. 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.
În convertorul cu impulsuri de torsiune, o undă supersonică determină o schimbare în magnetizarea benzii metalice, în funcție de efectul Villari, care a fost deja menționat. 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.
Unda torsională cu ultrasunete se deplasează de-a lungul ghidului de undă cu o viteză constantă de sunet. 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 exterioară aparentă a principiului de măsurare, pe care se creează senzorii deplasărilor liniare Temposonics. 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 know-how-ului senzorilor MTS - proiectarea și construcția specială a senzorului, întregul sistem de măsurare este protejat în mod fiabil de influențele exterioare, de exemplu, datorită vibrațiilor mașinilor-unelte. Din suma acestor avantaje primim senzori de mișcare foarte precise MTS Temposonics. Ele au cea mai mare repetabilitate a măsurătorilor și fiabilitate foarte mare.
Varianta principiului magnetostrictiv într-un sistem de măsurare care îndeplinește cerințele stricte ale producției industriale impune cerințe ridicate asupra capacităților și competenței producătorului senzorului. Inginerii MTS posedă cunoștințe fizice fundamentale, acumulate pe parcursul a zeci de ani 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 a se asigura că toate procesele fizice ale principiului de măsurare pot funcționa fără influența influențelor externe, MTS utilizează o construcție mecanică specială a carcasei și un circuit electronic în procesarea semnalului. Și în fiecare generație de senzori Temposonic, designul și circuitul sunt îmbunătățite și dezvoltate, fiind la cel mai modern nivel.
Pentru a afla mai multe despre principalele modele moderne de senzori de deplasare magnetostrictive care sunt livrate pe piață, consultați aici: /articles/47/element_1137.html.
Trimiteți-le prietenilor: