М агнитоупругие датчики (магнитострипционные).
Преимущество:возможность измерения бесконтактным способом механических напряжений в подвижных деталях без уменьшения их жесткости.
Принцип действия магнитоупругих датчиков:на основе магнитоупругого эффекта- изменение магнитных свойств ферромагнитных материалов под действием механических сил.Ферромагнетику при заданном внешнем магнитном поле соответствует определенная магнитная проницаемость и ширина петли гистерезиса. Под действием внешних механических сил происходит смещение границ доменов и изменение направлений их намагниченности, это меняет магнитную проницаемость и форму петли гистерезиса. В поликристаллических телах, изготовленных из материалов с положительной магнитострипцией (железо и его сплавы) под действием растягивающих сил магнитная проницаемость в направлении растяжения увеличивается ,а петля гистерезиса сужается.Для материалов с отрицательной магнитострипцией( никель и его сплавы) магнитная проницаемость по направлению растяжения уменьшается ,а петля гистерезиса расширяется.
Преобразование измеряемого механического параметра в электрическую величину в магнитоупругих датчиках осуществляется последовательно в три этапа.
Преобразование измеряемого параметра в механическое напряжение в материале чувствительного элемента.
Преобразование механического напряжения в материале чувствительного элемента в изменениеего магнитных характеристик.
Изменение магнитных характеристик чувствительного элемента преобразуются с помощью электро-магнитного преобразователя в изменение выходных электрических параметров датчиков.
Конструктивно магнитоупругие датчики существуют трех видов:
Магнитоупругие датчики дроссельного типа.
Магнитоупругие датчики трансформаторного типа.
В этих видах происходит сжатие либо растяжение по одной оси.
Магнитоупругие датчики, использующие изменение магнитной анизотропии материала(сельсинные датчики трансформаторного типа,поворот).
Магнитоупругие датчики дроссельного типа.
П
ринцип
действия: изменение полного
электрического сопротивления катушки
питаемой переменным током и создающей
магнитный поток в чувствительном
элементе.
Магнитоупругие датчики трансформаторного типа.
При отсутствии измеряемого усилия магнитный поток катушки L1 замыкается через среднюю часть магнитопровода.Под воздействием механических усилий в материале с положительной магнитострипцией возрастает магнитное сопротивление в центральном стержне и часть магнитного потока перераспределяется в правый стержень, охваченный измерительной катушкой L2.
Магнитоупругие датчики сельсинного типа(электродно-катушечный анизотропный датчик).
В
нутри
чувствительного элемента при пропускании
через него переменного тока создаются
магнитные потоки, которые при полной
магнитной изотропности материала не
сцеплены с измерительной катушкой L.
При скручивании чувствительного элемента
в этой катушке наводится напряжение
Ud являющееся функцией измеряемого
крутящего момента.
Магнитоупругие датчики дифференциально-трансформаторного типа.
L1- катушка возбуждения
А-чувствительный магнитопровод
Б-компенсационный магнитопровод
Магнитный поток центрального стержня разветвляется на два потока :в левый и правый стержни магнитопровода. Измерительные катушки L2 ,L3 включены таким образом, чтобы наводимые в них напряжения вычислялись. При отсутствии измеряемого усилия p эти напряжения равны. При воздействии усилия p меняется магнитная проницаемость стержня и ЭДС в катушках станут неравны.U=f(p).