Magnetostrikcinis keitiklis: schema, tipai, pranašumai ir taikymas

The elektromechaninis keitiklis yra prietaisas, naudojamas elektrinį signalą paversti garso bangomis arba garso bangą elektriniu signalu. Šie keitikliai yra universalesni ir juose yra magnetostrikcinių ir pjezoelektrinių įtaisų. Šiuo metu galios ultragarso reikmėms yra dvi pagrindinės keitiklių konstrukcijos, naudojamos magnetostrikcinis ir pjezoelektrinis. A pjezoelektrinis keitiklis naudoja pjezoelektrinės medžiagos savybę energijai paversti iš elektrinės į mechaninę. Magnetostrikcinis keitiklis naudoja magnetostrikcinės medžiagos savybę energijai paversti mechanine energija magnetiniame lauke. Čia magnetinis laukas suteikiamas per vielos ritę, kuri yra uždengta aplink magnetostrikcinę medžiagą. Taigi šiame straipsnyje aptariama a apžvalga magnetostrikcinis keitiklis – darbas ir jo pritaikymai.

Kas yra magnetostrikcinis keitiklis?

Įrenginys, naudojamas energijai pakeisti iš mechaninės į magnetinę, yra žinomas kaip magnetostrikcinis keitiklis. The Magnetostrikcinio keitiklio veikimo principas naudoja tam tikros rūšies magnetinę medžiagą, kurioje naudojamas svyruojantis magnetinis laukas išspaus atomai medžiagos, sukuria periodinius medžiagos ilgio pokyčius ir sukuria aukšto dažnio mechaninę vibraciją. Šie keitiklių tipai daugiausia naudojami žemesniuose dažnių diapazonuose ir yra labai paplitę ultragarsinio apdirbimo ir ultragarso valymo įrenginiuose.

Magnetostrikcinio keitiklio schema

Magnetostrikcinio keitiklio veikimą galima apibūdinti naudojant šią schemą. Ši diagrama paaiškina deformacijos dydį nuo nulio iki visiško įmagnetinimo. Tai yra padalinta į atskirus mechaninius ir magnetinius požymius, kurie nustatomi atsižvelgiant į jų poveikį magnetinei indukcijai ir magnetostrikciniam šerdies įtempimui.

Pirmuoju atveju c paveiksle parodyta, kai magnetinis laukas netaikomas medžiagai, tada ilgio pokytis taip pat yra nulinis, kai atsiranda magnetinė indukcija. Magnetinio lauko dydis (H) padidinamas iki prisotinimo ribų (±Hsat). Tai padidina ašinį įtempimą iki „esat“. Be to, įmagnetinimo vertė bus padidinta iki +Bsat vertės, parodytos e paveiksle, arba sumažinama iki –Bsat, parodytos paveikslėlyje.

Kai „Hs“ vertė yra didžiausiame taške, galima pasiekti magnetinę indukciją ir didžiausią deformacijos prisotinimą. Taigi šiuo metu, jei bandysime padidinti lauko vertę, tai nepakeis įrenginio įmagnetinimo vertės ar lauko. Taigi, kai lauko reikšmė pasiekia prisotinimą, deformacijos ir magnetinės indukcijos reikšmės padidės ir judės nuo centrinės figūros išorės.

Antruoju atveju, kai „Hs“ vertė yra fiksuota ir jei padidinsime magnetostrikcinės medžiagos jėgos kiekį, tada gniuždymo slėgis medžiagoje pakils į atvirkštinę pusę, kai sumažės ašinės deformacijos ir ašinio įmagnetinimo vertės. . C paveiksle nėra jokių srauto linijų dėl nulinio įmagnetinimo, tuo tarpu paveiksle. b ir figūra. d turi daug mažesnio dydžio magnetinio srauto linijas, pagrįstas magnetinio domeno suderinimu magnetostrikcinėje tvarkyklėje. A paveiksle yra srauto linijų, tačiau jų srautas bus atvirkštinis.

Paveikslas. f rodo srauto linijas, pagrįstas pritaikytu „Hs“ lauku ir magnetinio domeno išdėstymu. Čia pagamintos srauto linijos matuojamos Hall efekto principu. Taigi ši vertė bus proporcinga jėgai arba įvesties deformacijai.

Magnetostrikcinių keitiklių tipai

Yra dviejų tipų magnetostrikciniai keitikliai; spontaniška magnetostrikcija ir lauko sukelta magnetostrikcija.

Spontaniška magnetostrikcija

Spontaniška magnetostrikcija atsiranda dėl magnetinio atominių momentų išdėstymo pagal Curie temperatūrą. Šis magnetostrikcijos tipas naudojamas NiFe pagrindu pagamintame lydinyje, vadinamame invar, ir jis neturi jokio šilumos padidėjimo iki jo kiurio temperatūros.

Medžiagos prisotinimo įmagnetinimas mažėja kaitinant iki Curie temperatūros, nes sumažėja atominių magnetinių momentų išsidėstymas. Kai šis išdėstymas ir prisotinimo įmagnetinimas sumažėja, tūrio plėtimasis taip pat mažėja dėl spontaniškos magnetostrikcijos ir medžiagos susitraukimų.

Invar atveju šis susitraukimas dėl spontaniško magnetostrikcijos praradimo yra lygus plėtimuisi, atsirandančiam taikant įprastinius šiluminės vibracijos metodus, todėl medžiaga parodys, kad matmenys nesikeičia. Tačiau virš Curie temperatūros paprastai įvyksta šiluminis plėtimasis ir nebėra jokios magnetinės tvarkos.

Lauko sukelta magnetostrikcija

Lauko sukelta magnetostrikcija daugiausia atsiranda dėl magnetinio domeno išdėstymo taikant taikomą lauką. Terfenolio medžiaga rodo didžiausią naudingą magnetostrikciją, kuri yra Tb, Fe ir Dy mišinys. Terfenolio medžiaga naudojama padėties jutikliams, lauko jutikliams, mechaninėms pavaroms ir garsiakalbiams.

Magnetostrikcinio išdėstymo (arba) apkrovos jutikliai tiesiog veikia dėl to, kad kai tik magnetostrikcinė medžiaga patiria deformaciją, medžiagos įmagnetinimas pasikeis. Paprastai Terfenol pavaros turi Terfenolio strypą, kuris yra suspaudžiamas, kad magnetiniai domenai būtų išdėstyti statmenai strypo ilgiui. Aplink terfenolio strypą naudojama ritė, ant strypo uždedamas laukas, kad būtų išdėstyti domenai per jo ilgį.

Skirtumas tarp magnetostrikcinio ir pjezoelektrinio keitiklio

Skirtumas tarp magnetostrikcinio ir pjezoelektrinio keitiklio yra toks.

Kaip išsirinkti magnetostrikcinį keitiklį?

Magnetostrikcinį keitiklį galima pasirinkti pagal toliau pateiktas specifikacijas.

• Šis keitiklis turi naudoti tam tikros rūšies magnetinę medžiagą, kad galėtų sąveikauti ir labai tiksliai atvaizduoti atstumus.
• Keitiklis turi leisti atlikti bekontaktinius ir nesusidėvėjusius matavimus.
• Jo diapazonas turi būti nuo 50 iki 2500 mm.
• Didžiausia jo skiriamoji geba turi būti maždaug 2 µm.
• Didžiausias tiesiškumas turi būti ±0,01 %.
• Poslinkio greitis turi būti mažesnis nei 10 m/s.
• Analoginis išėjimas yra nuo 0 iki 10 V, nuo 4 iki 20 mA.
• 24 VDC ±20 % Įtampa
• IP67 apsaugos klasė
• Darbinė temperatūra turi svyruoti nuo -30...+75 °C.

Privalumai ir trūkumai

The Magnetostrikcinio keitiklio pranašumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Šie keitikliai yra patikimi, nereikalauja priežiūros, žymiai sumažina veikimo klaidų ir mašinos prastovų tikimybę
• Magnetostrikciniai keitikliai neturi kontaktinių dalių, todėl jie tarnauja ilgiau.
• Jie yra tikslesni, palyginti su fiksuoto kontakto keitikliais.
• Jie turi gerą jautrumą, ilgalaikį patikrinimą, ilgaamžiškumą, lengvą įgyvendinimą ir kt.

The magnetostrikcinio keitiklio trūkumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Magnetostrikciniai keitikliai yra brangūs.
• Magnetostrikcinis keitiklis turi fizinius dydžio apribojimus, todėl jis gali veikti tik esant mažesniems nei 30 kHz dažniams.

Programos

The magnetostrikcinio keitiklio pritaikymas įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Padėčiai matuoti naudojamas magnetostrikcinis keitiklis.
• Šis keitiklis atlieka pagrindinį vaidmenį paverčiant mechaninę energiją magnetine.
  Anksčiau šis įrenginys buvo naudojamas įvairiose srityse, įskaitant sukimo momento matuoklius, hidrofonus, sonaro nuskaitymo įrenginius, telefono imtuvus ir kt.
• Šiuo metu iš jo gaminami įvairūs prietaisai, tokie kaip didelės jėgos linijiniai varikliai, triukšmo valdymo sistemos ar aktyvioji vibracija, medicininis ir pramoninis ultragarsas, adaptyviosios optikos padėties nustatymo įtaisai, siurbliai ir kt.
• Šie keitikliai daugiausia sukurti chirurginiams įrankiams, cheminiam apdorojimui, medžiagų apdorojimui ir povandeniniams sonarams gaminti.
• Magnetostrikciniai keitikliai naudojami sukimo momentui, kurį sukuria besisukantys velenai judančiose mašinų dalyse, matuoti.
• Ši keitiklio programa yra padalinta į du režimus; reiškia Džaulio efektą, o kitas – Villari efektą. Kai energija iš magnetinės paverčiama mechanine, ji naudojama jėgai gaminti, jei tai yra pavaros, ir gali būti naudojama magnetiniam laukui aptikti jutiklių atveju. Jei energija iš mechaninės į magnetinę pakeičiama, ji naudojama judesiui ar jėgai aptikti.

Taigi, tai yra magnetostrikcinio keitiklio apžvalga. Šis keitiklis taip pat vadinamas magneto-elastingu keitikliu. Šie keitikliai turi ypač didelę mechaninę įėjimo varžą ir yra tinkami didelėms statinėms ir dinaminėms jėgoms, pagreičiui ir slėgiui matuoti. Jie pasižymi stipriomis konstrukcinėmis savybėmis ir, kai šie keitikliai naudojami kaip aktyvieji keitikliai, išėjimo varža bus maža. Štai jums klausimas, kas yra Magnetostrikcija Fenomenas?