зависимости Р(d) приводит к ограничению радиуса действия магнитной связи, который для разработанных образцов лежит в пределах 1…2 м. Несмотря на небольшой радиус действия, магнитная связь по сравнению со связью «Bluetooth» имеет следующие преимущества:

–незначительное экранирование сигнала немагнитными объектами, включая тело человека;

–меньшая потребляемая мощность;

–высокая помехоустойчивость;

–высокая степень защиты канала передачи информации.

Рис. 8.19 иллюстрирует тенденции развития магнитной связи, современные приемопередающие антенны имеют габаритные размеры порядка 6 × 2 мм (l × ).

Рис. 8.19. Иллюстрация NFMI-технологии на примере разработанных устройств:

а– плата передатчика «LibertyLink»;

б– головные телефоны «М-2» компании «Earin» (Швеция)

Датчики, применяемые в технологии магнитной связи, используется при производстве слуховых аппаратов и головных телефонов, а также средств обеспечения конфиденциальности передаваемой информации.

Контрольные вопросы по главе 8

1.Что такое датчик? Назовите типы датчиков, в которых используются свойства магнитных материалов.

2.В чем разница между чувствительным и преобразовательным элементами датчика? Можно ли реализовать их функции в одном устройстве?

305

3.Объясните явление магнитострикции, какие виды магнитострикции и связанные с ними эффекты вы знаете?

4.Какие материалы называют магнитострикционными? Объясните принцип работы любого датчика, в котором используется магнитострикционный материал.

5.Как работает индуктивный датчик? В чем разница между контактными и бесконтактными индуктивными датчиками? Объясните принцип работы любого индуктивного датчика.

6.Какие типы магниторезистивных датчиков применяются?

Вчем разница между ними?

7.Расскажите о способах измерения (при помощи магниторезистивных датчиков) угла поворота и скорости вращения валов.

8.Какие типы индукционных датчиков перемещений вы знаете? Объясните принцип их работы.

9.Какими особенностями обладает чувствительный элемент датчика Виганда и как он работает?

10.Объясните, чем обусловлены достоинства и недостатки устройств магнитной связи.

Список рекомендуемой литературы по главе 8

Бараночников М. Л. Микромагнитоэлектроника. Т. 1. М.: ДМК Пресс, 2011.

http://www.electrolibrary.info/subscribe/sub_16_datchiki.htm

С. Никулин.

Белов К. П. Магнитострикционные явления и их технические приложения. М.: Наука, 1987.

ГОСТ Р 51086–97. Датчики и преобразователи физичеких величин электронные. Термины и определения.

Кузьминов В. Ю., Фролов А. Г. Магнитострикционный уровнемер // Автоматизация. 2012. № 1. С. 26–28.

http://strikter.ru/princip-raboty/

Датчик уровня магнитострикционный с высокой разрешающей способностью. Модель FLM. http://www.wika.ru/upload /DS_LM2001_ru_ru_64269.pdf

Магнитные материалы микро- и наноэлектроники: учеб. пособие / А. Л. Семенов, А. А. Гаврилюк, Н. К. Душутин, Ю. В. Ясюкевич. Иркутск: Изд-во ИГУ, 2012.

306

Баранова В. Е. Измерение слабого магнитного поля на основе феррозондового датчика: дис. … канд. техн. наук / Национальный исследовательский томский политехнический университет. Томск, 2015.

Борисов А. Современные АМР-датчики для детектирования скорости, положения и слабых магнитных полей // Компоненты и технологии. 2006. № 7.

Шемякин С. Компонентные AMR-датчики положения и угла поворота от Honeywell // Компоненты и технологии. 2012. № 11.

Касаткин С. И., Васильева Н. П., Муравьев А. М. Спинтронные магниторезистивные элементы и приборы на их основе. М.: Электронинформ, 2005.

Горкин В. П., Зубков А. С., Тяпкин П. Ю. Интеллектуальные датчики угла с использованием гальваномагнитных эффектов // Изв.

МГТУ «МАМИ». 2010. № 2(10). С 30–34.

Анализ датчиков угловой скорости колес автотранспортных средств / Л. А. Рыжих, А. А. Чебан, С. В. Тишковец, А. Н. Красюк // Автомобильный транспорт. 2007. № 21. С. 7–11.

Келим Ю. М. Электромеханические и магнитные элементы систем автоматики. М.: Высш. шк., 2004.

http://alliancesensors.com.

Сысоева С. Автомобильные датчики положения. Современные технологии и новые перспективы. Ч. 10 // Компоненты и технологии. 2006. № 2. С. 58–64.

Сысоева С. Автомобильные датчики положения. Современные технологии и новые перспективы. Ч. 8 // Компоненты и технологии.

2005. № 9. С. 16–23.

307

ОБОЗНАЧЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

ИТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

А– обменный интеграл, Дж

А– эффективность экранирования, дБ

а – ускорение, м/с2

B – вектор магнитной индукции, Тл

Ве – магнитная индукция в вакууме, Тл Вi – магнитная индукция в веществе, Тл Bm – максимальная индукция, Тл

Br – остаточная индукция, Тл

В0 – индукция на поверхности образца, Тл ВS – индукция технического насыщения, Тл

(BH)max – максимальное энергетическое произведение, Дж/м3 С – ослабление тракта, дБ с ≈ 3 ∙ 108 м/с, скорость света в вакууме

D – апертура антенны, м

Е– вектор напряженности электрического поля, В/м

Е– модуль упругости, МПа

е – электродвижущая сила, В ; заряд электрона, Кл F – вектор силы, Н

– магнитодвижущая сила, А Fт – сила трения, Н

Fm , f – пондеромоторная сила, Н

f – частота, Гц

G – сила тяжести, Н

g ≈ 9,8 м/с2 – ускорение свободного падения

H – вектор напряженности магнитного поля, А/м НсВ – коэрцитивная сила по индукции, А/м НсМ – коэрцитивная сила по намагниченности, А/м

Нd – напряженность размагничивающего поля, А/м

Hm – максимальная напряженность магнитного поля А/м

Н~ – напряженность переменного магнитного поля ЭМВ, проходящей через намагниченный феррит, А/м

308

HS – напряженность магнитного поля технического насыщения, А/м

h – высота (расстояние по нормали к поверхности Земли), м I – постоянный электрический ток, А

Ik – электрический ток, протекающий в витке, А Iн – электрический ток в нагрузке, А

i – переменный электрический ток, А J – момент инерции тела

K – константа магнитной анизотропии, Дж/м3 kв – коэффициент потерь на вихревые токи

kг – коэффициент потерь на гистерезис

kВ ≈ 1,38 ∙ 10–23 Дж/К – постоянная Больцмана kc – коэффициент связи (между двумя контурами) L – индуктивность, Гн

l – орбитальное квантовое число; длина, м M – вектор намагниченности, А/м

Мij – коэффициент взаимной индукции Мr – остаточная намагниченность, А/м

MS – намагниченность технического насыщения, А/м

m – магнитный момент, А/м2 me – масса электрона, кг

ml – магнитное орбитальное квантовое число ms – магнитное спиновое квантовое число

N – коэффициент размагничивания n – главное квантовое число

Р – мощность, Вт

Pв – мощность потерь на вихревые токи, Вт Pг – мощность потерь на гистерезис, Вт

р – давление, Па

ps – собственный момент импульса электрона R – коэффициент отражения, дБ

Rм – магнитное сопротивление, А/Вб,

Rн – активное сопротивление нагрузки, Ом

309

Rp – активное сопротивление рабочей обмотки, Ом S – вектор Умова–Пойнтинга

Sij – элемент матрицы рассеяния

Sw – коэффициент переключения, А∙мкс/м Т – абсолютная температура, К ТС – температура (точка) Кюри, К

– тангенс угла диэлектрических потерь

– тангенс угла магнитных потерь

U – напряжение, В

Uмаг – потенциальная энергия единицы объема вещества в магнитном поле, Дж

u – переменное напряжение, В V – объем, м3

v, v – скорость, м/с

vф – фазовая скорость, м/с

W– удельная магнитная энергия, Дж/м3

Wг – энергия потерь на гистерезис, Дж

Wmax – максимальная удельная магнитная энергия, Дж/м3

w – количество витков

ХL – индуктивное сопротивление, Ом

Z – полное сопротивление, Ом

Z0 – характеристическое сопротивление воздуха, Ом

ZПЭВ – характеристическое сопротивление поглотителя электромагнитных волн, Ом

– коэффициент затухания электромагнитной волны

В – температурный коэффициент остаточной магнитной ин-

дукции, %/К β – коэффициент фазы

γ– коэффициент распространения

s = 1,759 ∙ 1011 Кл/кг – спиновое гиромагнитное отношение

δ – зазор, мм; коэффициент затухания механических колебаний δгр – толщина доменной границы δс – глубина проникновения электромагнитного поля в вещество, м

310

δм – угол магнитных потерь δН – относительное изменение удельного электрического со-

противления при эффекте магнетосопротивления

– диэлектрическая проницаемость

– комплексная диэлектрическая проницаемость

– действительная компонента комплексной диэлектрической проницаемости

– мнимая компонента комплексной диэлектрической проницаемости

R – коэффициент отражения, дБ

0 = 107/4πс2 м/Гн ≈ 8,85 ∙ 10–12 Ф/м, электрическая постоянная

η – коэффициент динамической вязкости, Па ∙ с λ – длина электромагнитной волны, м

λS – константа магнитострикции при техническом насыщении

материала μ – относительная магнитная проницаемость

μ0 = 4π ∙ 10–7 Гн/м – магнитная постоянная μм – максимальная магнитная проницаемость μн – начальная магнитная проницаемость

μS – собственный (спиновый) магнитный момент электрона– комплексная магнитная проницаемость

μ′ – действительная компонента комплексной магнитной проницаемости

μ′′ – мнимая компонента комплексной магнитной проницаемости μ+′ и μ+′′ – действительная и мнимая компоненты комплексной

магнитной проницаемости феррита при правой поляризации Н~ μ–′ и μ–′′ – действительная и мнимая компоненты комплексной

магнитной проницаемости феррита при левой поляризации Н~ ρ – удельное электрическое сопротивление, Ом ∙ м; плотность,

кг/м3

φ – угол, …°

Ф – магнитный поток, Вб χ – магнитная восприимчивость Ψ – потокосцепление, Вб ω – угловая скорость, с–1

311