Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Магнитострикционные преобразователи

Магнитострикция (от лат., натяжение, сжатие) - изменение формы и размеров тела при его намагничивании. Магнитострикция была обнаружена только в ферромагнитных материалах, таких как: железо, никель, кобальт и их сплавах. Основой принципа магнитострикции являются магнитомеханические свойства этих материалов. Если ферромагнетик находится в области магнитного поля, то оно вызывает микроскопическую деформацию его структуры, что приводит к изменению физических размеров ферромагнетика. На этом действии основан магнитострикционный преобразователь.

Рисунок 8 - Схема магнитострикционного преобразователя.

Магнитострикционный измерительный преобразователь содержит протяжённый стержень 1 из магнитострикционного материала, например, положительной магнитострикции, закреплённый за свою середину в жёстком неэлектропроводном корпусе 2. Торцы 3, 4 стержня 1 пришлифованы и образуют собой первые обкладки пластинчатых конденсаторов, вторые обкладки которых 5, 6 прикреплены к электропроводным винтам 7, 8 для установки щелей между пластинами 3, 5 и 4, 6 и тем самым задания исходной ёмкости каждого из конденсаторов.

Ферромагнитный материал чувствительного элемента - стержня 1 близок по своим свойствам к керамике, обладает высокой магнитострикцией и вместе с тем высоким удельным сопротивлением, из-за чего возникают очень малые потери энергии, и в то же время этот ферромагнитный материал сильно намагничивается под действием даже очень слабого магнитного поля.

Первые обкладки 3, 4 конденсаторов на торцах неэлектропроводного стержня 1 возможно создать путём электрохимического покрытия (вспомним, например, школьные уроки по гальванотехнике - гальваностегии) или же с применением более высоких промышленных технологий - весьма тонкие покрытия электропроводным резистивным материалом, в том числе, и для образования электропроводной полоски на теле стержня 1 для электрической связи с обкладками 3, 4 конденсаторов.

Стержень 1 слабо подмагничен (поляризован) керамическими магнитными шайбами 9 таким образом, чтобы напряжённость магнитного поля в нём соответствовала рабочей точке на наиболее крутом участке зависимости линейной деформации стержня 1 от относительно малой напряжённости внешнего (измеряемого) магнитного поля. Из-за подмагничивания стержень 1 положительной магнитострикции всё время длиннее, чем был бы в своём естественном состоянии.

При наложении на стержень 1 измеряемого переменного магнитного поля он станет изменять свои размеры по длине синфазно с изменением напряжённости измеряемого магнитного поля. Т. е., если напряжённость принимаемого магнитного поля по мгновенному значению направлена против постоянного поля исходной поляризации стержня 1, то он станет укорачиваться, вызывая увеличение щели (расстояния) между пластинами 3, 5 и 4, 6 конденсаторов и уменьшение ёмкости конденсаторов. И наоборот, если напряжённость принимаемого магнитного поля направлена в сторону поля поляризации стержня 1, то он станет удлиняться, сдвигая обкладки 3, 5 и 4, 6 конденсаторов и тем самым увеличивая ёмкость конденсаторов.

На стержне 1 размещены катушки L1, L2, образующие две секции на бумажных каркасах, включенные последовательно между собой и с переменным конденсатором С3, который вынесен за пределы корпуса 2. Катушки L1, L2 и конденсатор С3 образуют электрический колебательный контур, настроенный на основную собственную частоту или одну из её гармоник стержня 1. Чем самым колебательный контур стремится поддержать возникающие в стержне 1 звуковые колебания и переменные магнитные поля.

Колебания в стержне 1 - чувствительном элементе возможно ударно возбуждать короткими импульсами магнитного поля электромагнитной волны или магнита, движущегося одновремённо с контролируемым объектом относительно чувствительного элемента, или же короткими электрическими импульсами, подаваемыми в электрический колебательный контур, или же механическим воздействием на всю конструкцию магнитострикционного измерительного преобразователя.

Непосредственно после ударного возбуждения чувствительного элемента, амплитуда колебаний обкладок 3, 4 конденсаторов (торцов стержня 1) наибольшая и пропорциональна величине воздействия. Но она постепенно затухает и принимает наименьшее значение в момент, предшествующий очередному воздействию. Таким образом, колебания торцов стержня 1 имеют изменяющуюся амплитуду, т. е. являются модулированными. Информация о воздействиях, а значит и об их частоте и амплитуде, содержится в изменении амплитуды огибающей, воспринимаемой и обрабатываемой измерительной системой. Перейти на страницу: 1 2

Другие статьи по теме:

Построение яркостной гистограммы изображения зерен пыльцы, полученных с помощью РЭМ Улучшение качества промышленной продукции есть надежный путь более полного удовлетворения потребностей народного хозяйства, ускорения научно - технического прогресса. В связи с этим пост ...

Анализ прохождения периодического сигнала через LC-фильтр с потерями Дисциплина "Основы теории цепей" является важнейшей дисциплиной в подготовке специалиста направления "Радиотехника". Данный курс лекций помогает студентам приобретать ...

Использование IP-телефонии при ликвидации чрезвычайных ситуаций Без широкого применения средств связи, автоматизированных систем управления, использующих современные информационные, коммуникационные технологии и новейшую вычислительную технику, нево ...