Применение эффекта магнитострикции

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4Следующая ⇒

Применение эффекта магнитострикции

Прямой и обратный магнитострикционный эффекты лежат в основе большого количества магнитострикционных приборов: реле, преобразователей, манометров и др. Эти приборы обладают высокой чувствительностью.

Широкое применение нашли магнитострикционные вибраторы.

При намагничивании в переменном магнитном поле размеры тела (детали) меняются с частотой, равной удвоенной частоте поля. Это позволяет получать мощные ультразвуковые колебания с частотой до нескольких мегагерц. Такие вибраторы применяют для ультразвуковой обработки (например, очистка), в эхолотах для измерения глубин водоемов и др.

Прямой магнитострикционный эффект, так же как пьезоэффект, может быть использован для осуществления малых перемещений, которые невозможно осуществить, используя чисто механические системы. Так, абсолютное удлинение образца длиной 10 мм из железоникелевого сплава (64% Fe, 36% Ni) при напряженности поля – 80 000 А/м (- 1000 Э) составит 10-⁶ м,

 т.е. 1 мкм.

Обратный магнитострикционный эффект используют в тензометрии для определения упругих деформаций и напряжений по изменению магнитных свойств тензометрического датчика.

Тензометрия – это измерение деформаций элементов конструкций, расчет напряжений с помощью тензодатчиков.

"Интеллект" материала тензодатчика проявляется в строгой зависимости между деформацией и электрическим сопротивлением материала.

Принцип действия металлических тензодатчиков основан на изменении электрического сопротивления материала проводника под действием деформации (тензоэффект). Принципиально датчик представляет собой тонкий металлический проводник (проволока диаметром 20...50 мкм, фольга), жестко закрепленный на исследуемой детали. При деформации детали деформируется и датчик, изменяются его длина и площадь сечения, что приводит к изменению электрического сопротивления датчика, фиксируя которое, определяют деформации,

рассчитывают напряжения.

Сопротивление металлических проводников в пределах упругих деформаций пропорционально продольной деформации.

Это означает, что зависимость между изменением

электросопротивления δ(R) и удлинением датчика δ(l) линейная:

δ (R) = Кт • δ(l), где Κт – коэффициент тензочувствительности.

Наибольшее значение КТ = 4,1 (т.е. и наибольшая чувствительность) достигается для сплава "пермаллой – вольфрам", для большинства металлических сплавов его значения не превосходят 2...2,5.

Тензометрические измерения обеспечивают высокую чувствительность (возможно измерение малых деформаций) и точность, их используют для решения самых разных научных и производственных задач: как в строительных конструкциях, так и в прецизионном металлообрабатывающем оборудовании.

Например, с помощью тензометрии решаются вопросы выбора оптимальных технологий (старение, термоудар и др.), обеспечивающих стабильность во времени размеров базовых деталей станков – станин; без постоянства их размеров невозможно обеспечить точность оборудования.

Термоэлектродные сплавы.

"Интеллект" этих сплавов основывается на термоэлектрическом эффекте. Эффект проявляется в возникновении электродвижущей силы в замкнутом контуре из разнородных проводников (сплавов), если места контактов этих проводников (спаи) имеют разную температуру.

Возникающую вследствие разницы температур спаев электродвижущую силу называют термоэдс (ТЭДС), ее величина практически прямо пропорциональна разности температур горячего и холодного спаев.

 Эффект используется для определения температуры.

Датчик температуры – термопара – это два электрода (обычно в виде проволоки) из различных материалов.

Рис.5 Схема термопары

Сваренные (спаянные) концы электродов образуют так называемый горячий спай термопары.

Два другие конца (холодный спай) присоединяются к электроизмерительному прибору, образуя замкнутую цепь.

 При помещении горячего спая термопары в среду или при соприкосновении с деталью, температуру которой следует измерить, в замкнутой цепи возникает термоэдс, величина которой измеряется электроизмерительным прибором.

Термопары используют и для периодического измерения температуры в ручном режиме, и в системах автоматического регулирования температуры.

Основные требования к сплавам для термопар:

· большое значение термоэдс в паре с другими металлами или сплавами;

· стабильность термоэлектрических свойств;

· устойчивость против окисления в интервале рабочих температур.

Наиболее полно соответствуют этим требованиям никелевые и медно-никелевые сплавы:

алюмель – НМцАК 2-2-1 (95% Ni, 2% Μn, 2% Al, 1% Si),

хромель – HX9,5 (90% Ni, 10% Сг),

копель – МНМц 43-0,5 (56,5% Cu, 43% Ni, 0,5% Μη).

Термопары на основе пар этих материалов используют для измерения температур:

ХК (хромель – копель) – до 600 °С,

ХА (хромель – алюмель) – до 1000 °С.

Для измерения более высоких температур (до 1600... ...1800 °С) применяют термопары ПП (платина – платинородий).

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману