Вопрос 22.

Высокоточное измерение уровня жидкости по магнитострикционному принципу

Магнитострикция была обнаружена только в ферромагнитных материалах, таких как железо, никель, кобальт и сплавах. Основой принципа магнитострикции и являются магнитомеханические свойства этих материалов. То есть, если Ферромагнетик находится в области магнитного поля, то оно вызывает микроскопическую деформацию его молекулярной структуры, что приводит к вменению физических размеров ферромагнетика. Такое поведение объясняется существованием бесчисленного количества маленьких элементарных магнитов, из вторых состоит ферромагнитный материал. Магнитострикционный эффект обуславливается совокупностью магнитных и механических свойств ферромагнитных материалов. В промышленных измерительных системах ^тс пользуется магнитострикционный эффект, который называется эффект Видемана.

Он описывает механическую деформацию (скручивание) длинного, тонкого ферромагнитного стержня, который находится под воздействием двух магнитных полей: внешнего и внутреннего, создаваемого проводником, по которому протекает электрический ток. В датчиках линейных перемещений внешнее магнитное поле создается позиционным магнитом, которое при пересечении с концентрическим магнитным полем, создаваемым электрическим током, вызывает механическую деформацию в небольшой области измерительного элемента в форме стержня гис.4.119). Так же, в датчиках используется так называемый, магнитоупругий эффект (или эффект Виллари). Он связан с изменением магнитных свойств Ферромагнетика, например, намагниченности ферромагнитного бруска, которое вызывается продольной деформацией.

Вопрос 23.

Для измерения температуры в промышленных условиях разработано множество методов на основе оптических волокон, и некоторые датчики выпускаются серийно.

Например, датчик компании Accufiber включает в себя тонкий сапфировый стержень (рис. 6.49).

Измерительный конец стержня покрыт тугоплавким металлом. Другой конец стержня подсоединен к низкотемпературному оптическому волокну за пределами высокотемпературной зоны измерений. Лучистая энергия от раскаленного металлического покрытия проводится по сапфировому стержню и низкотемпературному оптическому волокну к блоку анализа и отображения. Покрытый металлом кончик волокна представляет собой черное тело, спектр излучения которого зависит от температуры в соответствии с законом излучения Планка. Анализ узкой полосы спектра излучения, выходящего из низкотемпературного волокна, выполняется при помощи оптического интерференционного фильтра и фотодетектора, преобразующего энергию излучения в электрическую энергию [24]. Дистанционные измерения температуры при температурах ниже 400°С могут быть выполнены при помощи спектрально- селективных методов. Такие методы не чувствительны к изменениям излучения черного тела, но скорее регистрируют на вызванные температурой изменения флуоресценции или спектров поглощения определенных специальных веществ. В спускаемой в настоящее время системе Luxtron светящийся люминофор размещен на кончике оптического волокна в зоне измерения (рис. 6.50). Импульсы оптического возбуждения вызывают свечение люминофора, я время, за которое угасает свечение, зависит от температуры. В настоящее время некоторые компании производящие радиационная пирометр, начали применять в этих приборах головку, формирующую изображен» и волоконный жгут. Такое сочетание позволяет дистанционно выполнять бесконтактные измерения температуры путем передачи по волокну излучения из горячей зоны к пирометру.