Magnetoelasztikus érzékelők

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2018. június 30-án áttekintett verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

A magnetoelasztikus érzékelők (magnetoelasztikus jelátalakítók) mechanikai erők (hajlítás, csavarás, összenyomás, feszítés), deformációk vagy nyomás elektromos mennyiségekké - feszültség vagy áram - átalakítói. A magnetoelasztikus érzékelők működési elve a magnetoelasztikus hatáson alapul .

Alapfogalmak

A magnetoelasztikus érzékelőkben használt ferromágneses anyagok mágneses permeabilitása eltérő mértékben függ a mechanikai igénybevételtől : például permalloyban a húzóerő növekedésével a mágneses permeabilitás csökken, míg a nikkelben nő. Ennek oka az eltérő magnetostrikció : a permalloy pozitív magnetostrikcióval rendelkezik (mágneses tér hatására megnyúlik), a nikkel pedig negatív, egyes ferromágnesek (például a vas ) pedig a mágneses tér irányától függően magnetostrikciós előjellel rendelkeznek. az anyag krisztallográfiai irányához viszonyított mágneses fluxus. Mennyiségileg a magnetoelasztikus érzékelő érzékenységét az érzékenységi együttható fejezi ki : $\mu$ $\sigma$ ${\displaystyle S_{m))$

{\displaystyle S_{m}={\frac {\pm d\mu }{\mu \cdot \sigma _{k))))

ahol - a mágneses permeabilitás növekedése - a mágneses permeabilitás abszolút értéke - a feszítés (kompresszió) mechanikai igénybevétele. $d\mu$ $\mu$ ${\displaystyle \sigma _{k))$

A magnetoelasztikus érzékelők változatai

A magnetoelasztikus érzékelők a következőkre oszthatók:

a cselekvés elve szerint:
- mechanikai feszültségekre reagálás a mágneses permeabilitás egyirányú változtatásával (fojtó és transzformátor típus)
- mechanikai feszültségekre reagálva a mágneses permeabilitás megváltoztatásával két egymásra merőleges irányban (magnetoanizotrop átalakítók, más néven "nyomásduktorok").
tervezés szerint:
- kanyargó
- szélmentes (elektromos ellenállás)
- selsyn típusú (nyomaték megjelenésével)
az észlelt erőfeszítés típusa szerint:
- lineáris
- több síkban lineáris
- forgó

Fojtószelep magnetoelasztikus érzékelő

Ez egy páncél vagy rúd típusú ferromágneses anyag magjára helyezett tekercs. Külső mechanikai hatás és a magban fellépő mechanikai feszültségek hatására megváltozik a mágneses permeabilitás , a tekercselés induktivitása és az induktív ellenállás . Ha egy ilyen érzékelő sorba van kötve az áramkörben a változó EMF-forrás és a terhelés között, és a magra mechanikai hatást fejtenek ki, az áramkörben változást észlelünk, és ennek eredményeként megváltozik az áramkör feszültség a terhelésen. $\mu$ $L$ $j\omega L$ $én$ $U$

Transzformátor magnetoelasztikus érzékelő

Ez az érzékelő két tekercsből áll, amelyek a szükséges magnetoelasztikus tulajdonságokkal rendelkező magra vannak feltekerve, és egy transzformátor , míg az egyik tekercs (elsődleges) egy változó EMF-forráshoz, a másik (másodlagos) pedig a terheléshez kapcsolódik. A magban fellépő mechanikai feszültségek a mágneses permeabilitás megváltozásához vezetnek, és ezáltal a tekercsek közötti kölcsönös induktivitás megváltozásához és a szekunder tekercsben indukált eltérő feszültséghez . $\mu$ $M$

Van egy másik típusú transzformátor magnetoelasztikus érzékelő - sönt transzformátor magnetoelasztikus érzékelő , amelyben az egyik magrúdon primer tekercs, a másikon szekunder tekercs van, a mag középső rúdján nincs tekercs (sönt rúd) és mivel az út mert a sönt rúdon átmenő mágneses fluxus rövidebb és a sönt rúd keresztmetszete nagyobb, az a mágneses fluxus a primer tekercsből gyakorlatilag nem a szekunder tekercseléssel jut be a rúdba, hanem ha erő hat a sönt rúdra (pozitív magnetostrikció mellett) csökken a mágneses permeabilitása, és a fluxus a szekunder tekercseléssel elkezd zárulni a rúdon keresztül, amelyben feszültség jelenik meg . $\Phi$ $U$

A differenciál-transzformátoros magnetoelasztikus érzékelőben a primer tekercs a középső rúdon, a két oldalsó rúdon két azonos paraméterű szekunder tekercs található, míg a szekunder tekercsek ellentétes irányban kapcsolódnak be, ezért terhelésnél (az érzékelő mechanikai igénybevétele nélkül) a teljes feszültség nulla, amikor az egyik rúdon mechanikai feszültség keletkezik, az egyensúly megbomlik és elektromos feszültség jelenik meg a terhelésen . $\sigma$ $U$

A mechanikai feszültségek több síkban történő meghatározásához a tekercseket a maggal különböző irányokba kell beépíteni a mágneses rendszerbe.

Magnetoanizotrop átalakítók (nyomásduktorok)

Nyomásvezetőknél az erőt a primer és a szekunder tekercs (egymásra merőleges) tengelyéhez képest 45°-os szögben fejtik ki a magra. Ennél a kialakításnál tehermentes magban a primer tekercs áramlása nem fedi le a szekunder tekercs meneteit és az utóbbiban nem indukálódik EMF, ha a magra erőt fejtenek ki, a mágneses fluxus lefedi a szekunder tekercs meneteit és jelzés jelenik meg a rakományon. $\Phi$ $w$

Elektróda tekercses magnetoizotópos átalakítók

Az elektróda-tekercses magnetoizotróp jelátalakítókat a torziós mechanikai erők meghatározására használják. Ehhez elektródákat csatlakoztatnak a ferromágneses maghoz, és amikor egy külső áramkörből áramot vezetnek rájuk, keringő mágneses fluxusok jönnek létre, amelyek nem keresztezik a magon található szekunder tekercset. Csavaró erők alkalmazásakor EMF indukálódik a szekunder tekercsben.

Magnetoelasztikus elektromos ellenállás érzékelők (szélmentes)

Az ilyen érzékelőknél magán a ferromágneses magon mérik a feszültségesést: a széleken elhelyezkedő elektródák egy részét külső áramforrásról táplálják , és a külső mechanikai erővel arányos feszültségesést távolítják el a másik pár közelebbről. a közepére . $én$ $U$

Selsyn magnetoelasztikus érzékelők

A Selsyn érzékelőknek két, egymásra merőleges gerjesztő tekercselése van, amelyek közül az egyik azon az érzékeny elemen található, amelyre erő hat; a vezérlő tekercs is az érzékelőelemen lévő hornyokban van elhelyezve tárcsa formájában. Amikor az érzékeny elemre erőt fejtenek ki, fáziskiegyensúlyozatlanság lép fel a tekercsek között, és az érzékelő forgórésze elfordul.

Irodalom

V. B. Ginzburg. mágneses érzékelők. - Moszkva: Energia, 1970.