3.8 Магнитке төзімді түрлендірігштер
Магнитке төзімді түрлендіргіштер электрмагниттік түрлендіргіштердің бір түрі болып табылады. Олар феромагниттік денелердің магнит өтімділігінің µ механикалық күштер Р әсерімен байланысты механикалық кернеулерге байланысты өзгеру құбылысына негізделген. Ферромагниттік біліктің магниттік өтімділігінің өзгерісі біліктің магниттік кедергісінің өзгеруіне Rм әкеледі. Rм өзгеруі біліктегі катушка индуктивтілігін L өзгертеді. Сонымен, магнитке төзімді түрлендіргіштерде келесі түрлену тізбегін аламыз:
P→σ→μ→Rм→L. (3.4)
Магнитке төзімді түрлендіргіштердің екі орамы болуы мүмкін (трансформаторлық типті). Магниттік өтімділік күш әсерінен өзгергенде орамдар арасындағы өзара индуктивтілік М және екінші орамға келтірілген ЭҚК Е өзгереді. Бұл жағдайда түрлену тізбегі мына түрге ие болады:
P→σ→μ→Rм→ M→E. (3.5)
Ферромагниттік материалдардың магниттік қасиеттерінің механикалық деформация әсерінен өзгеруі магнитке төзімділік эффектісі деп аталады.
Осыған кері құбылыс та бар: магнит өрісіне енгізілген ферромагниттік дене өз өлшемдерін өзгертеді, басқаша айтқанда, сыртқы магнит өрісі ферромагниттік дененің механикалық деформациясын тудырады. Ферромагниттік денелердің механикалық және магниттік күйлерінің арасындағы өзара тәуелсіздік нәтижесінде пайда болған құбылыстар магниттістрикциондық (магнитострикционными) деп аталады. Магниттістрикция ұғымы сыртқы магнит өрісі әсерімен шартталған өзек ұзындығының l салыстырмалы өзгеруін Δl/l = λ білдіреді. Магниттістрикциялық және магнитке төзу құбылыстары бірмәнді емес. Кейбір ферромагниттік денелер оң магниттістрикцияға ие, яғни магниттік өріс бағытымен өлшемдерін ұлғайтады, ал кейбіреуі – теріс, яғни дене өз өлшемдерін магниттік өріс бағытымен азайтады. Магниттістрикция шамасы және оның таңбасы магниттік тізбек материалына, оның термоөңделуіне, температурағ және магниттік өріс кернеулігіне тәуелді.
Түрлі ферромагниттік материалдар үшін магниттістрикцияның кернеуліктен тәуелділік сипаты λ= Δl/l 3.32, а-суретте көрсетілген.
Магнитке төзімділік эффектісі де бірмәнді емес. Бір материал үщін механикалық кернеу әсерінен магниттік өтімділік әлсіз өрістерде өскен кезде күшті өрістерде ол төмендейді.
3.32, б-суретте жұмсақ болаттан жасалған сым үшін өріс кернеулігінің түрлі мәндерінде механикалық жүктеме функциясында индукцияның В өзгеру қисықтары келтірілген.
3.32-сурет. = f (H) (a) и B = f(P) (б) тәуелділіктері
Магнитке төзімді түрлендіргіш қателіктері. Түрлену функциясының бейсызықтығынан болатын қателіктер. Магнитке төзімді түрлендіргіштердің түрлену функциясы бейсызық.. бұл бейсызықтықты азайтатын көптеген тәсілдер бар: өлшенетін күш диапазонын қысқартқанда, түрлендіргіштің сәйкес магниттік режимін таңдау арқылы, т.б. қажетті шараларды қолдану түрлендіру қателігін 1,5...2 %-ға дейін азайтуға мүмкіндік береді.
Магнитке төзімді қателік. Бұл қателік жүктеме немесе жүктеме алынғанда түрлендіргіш білігінің магниттік күйінің туындамайтындығынан болады. Оның пайда болуы магнитке төзімді гистерезиспен шартталған және білікте магниттік өрісі кернеулігінің ұлғаюымен азаяды. Мүмкіндігінше ондай қателіктерді болдырмау үшін білік магниттік гистерезис циклінің тар тұзағы бар және жоғары серпімділік шегі бар ферромагниттік материалдардан жасау қажет.
Кернеу тербелісінен болатын қателіктер. Магниттейтін ток өзгергенде магниттік өтімділіктің бастапқы мәнімен қоса магнитке төзімділік эффектісі шамасы да өзгереді. Сондықтан қоректену кернеуін тұрақтандыру барлық датчик түрлері үшін қажет. Кернеу көзі тербелісі қателігі үлкен болады.
Температуралық қателік. Түрлендіргіш температурасының тербелуі мына шамалардың өзгеруін тудырады: тұрақты ток катушкасының кедергісін R, бастапқы магниттік өтімділікті және магниттістрикцияны, магнитке төзімділік эффектін. Бұл өзгерістер температуралық қателік тудырады. Бірақ белсенді кедергінің өзгеруі R түрлендіргіш жұмысына тигізетін әсері аз, өйткені белсенді кедергі түрлендіргіштің толық кедергісінен өте аз.
Магнитті өтімділіктің өзгеруі түрлендіргіш материалы мен өріс кернеулігінің мәніне байланысты оң және теріс белгілерге ие бола алады. Сонымен, алынған білік материалы мен өріс кернеулігінің мәніне байланысты жеке факторлар температура тербелісінде белгілі аралықтарда бір-бірін өтейді. Қажет болғанда температуралық қателік көпірдің көрші иықтарына түзеткіш түрлендіргішті қосу арқылы түзетуге болады.
Магнитке төзімді түрлендіргіштерді қолдану. Магнитке төзімді түрлендіргіштер қолданылады:
• үлкен қысымдарды өлшеу үшін (10 Н/мм2-ден жоғары немесе 100 кГ/см2), себебі олар қысымды тікелей қабылдайды және қосымша түрлендіргіштерді қажет етпейді;
• күш өлшеу үшін. Бұл жағдайда құралдың өлшеу шегі магнитке төзімді түрлендіргіштің ауданымен анықталады. Мұндай түрлендіргіштер күш әсерінен аз ғана деформацияланады. Сонымен, l = 50 мм аралықта Δl ≤ 10 мкм, олардың қаттылығы жоғары және өзіндік жиілігі 20... 50 кГц шамасында. Материалдағы жіберілетін кернеу 40 Н/мм2-дан аспау керек.