Магнитоупругие преобразователи

Магнитоупругие преобразователи являются разновидностью электромагнитных преобразователей. Они основаны на явлении изменения магнитной проницаемости μ ферромагнитных тел в зависимости от возникающих в них механических напряжений σ, связанных с воздействием на ферромагнитные тела механичес­ких сил Р (растягивающих, сжимающих, изгибающих, скручи­вающих). Изменение магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника вызывает изменение магнитного сопротивления сер­дечника R_м. Изменение же R_м ведет к изменению индуктивности катушки L, находящейся на сердечнике. Таким образом, в магнитоупругом преобразователе имеем следующую цепь преобра­зований: Р→σ→μ→R_M→L

Магнитоупругие преобразователи могут иметь две обмотки (трансформаторного типа). Под действием силы вследствие изме­нения магнитной проницаемости изменяется взаимная индуктивность М между обмотками и наводимая ЭДС вторичной обмотки E. Цепь преобразования в этом случае имеет вид Р→σ→μ→R_M→M→E

Эффект изменения магнитных свойств ферромагнитных мате­риалов под влиянием механических деформаций называют магнитоупругим эффектом.

Существует и обратное явление: ферромагнитное тело, вне­сенное в магнитное поле, изменяет свои размеры, иначе говоря, внешнее магнитное поле вызывает механические деформации фер­ромагнитного тела. Явления, возникающие вследствие взаимной зависимости между механическими и магнитными состояниями ферромагнитных тел, называются магнитострикционнылш. Под чис­ленным значением магнитострикции понимают относительное из­менение длины / стержня, обусловленное воздействием внешнего магнитного поля.

Типы магнитоупругих преобразователей. Магнитоупругие пре­образователи могут работать как переменные индуктивные сопро­тивления, величина которых определяется приложенным к сер­дечнику механическим усилием, и как трансформаторные преоб­разователи с переменной взаимной индуктивностью между об­мотками.

Магнитная цепь магнитоупругих преобразователей выполняет­ся чаще всего из сплошного материала. Сердечник имеет щели для размещения обмотки. В разъемных конструкциях готовую катушку надевают на сердечник.

У магнитоупругих преобразователей на переменном токе ЭДС во вторичной обмотке является функцией изменения взаимной ин­дуктивности между катушками, обусловленной изменением маг­нитной проницаемости сердечника. Если первичную обмотку магнитоупругого преобразователя трансформаторного типа питать постоянным током, то он превращается в магнитоупругий преобра­зователь индукционного типа. В этом случае при измерении быстропеременных процессов во вторичной обмотке будет индуцировать­ся ЭДС, мгновенное значение которой определяется по формуле

, где ω₂ – число витков вторичной обмотки; с – коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств материала и напряженности намагничивающего поля; σ – напряжение в материале сердечника.

Чувствительность магнитоупругих преобразователей можно ха­рактеризовать, подобно тензосопротивлениям, коэффициентом тензочувствительности

в тех случаях, когда магнитоупругие преобразователи использу­ются для измерения деформации ∆l других деталей, т. е. когда есте­ственной входной величиной является перемещение.

Применение магнитоупругих преобразователей. Магнитоупругие преобразователи применяют:

· для измерения больших давлений (больше 10 Н/мм², или
100 кГ/см²), так как они непосредственно воспринимают давление и не нуждаются в дополнительных преобразователях;

· для измерения силы. В этом случае предел измерения прибора
определяется площадью магнитоупругого преобразователя. Данные преобразователи деформируются под действием силы очень
незначительно. Так, при l =50 мм, ∆l ≤10 мкм они имеют высо­
кую жесткость и собственную частоту до 20... 50 кГц. Допустимые
напряжения в материале магнитоупругого преобразователя не дол­жны превышать 40 Н/мм².

Дата добавления: 2014-01-05