Магнитоупругие преобразователи

Магнитоупругие преобразователи

Принцип действия магнитоупругих преобразователей основан на изменении магнитной проницаемости  μ ферромагнитных тел в зависимости от возникающих в них механических напряжений (магнитоупругий эффект), вследствие воздействия механических усилий Р (сжатия, растяжения, изгиба или скручивания).

Различают две основные группы магнитоупругих преобразователей [6].

К первой группе относятся преобразователи, в которых используют изменение магнитной проницаемости чувствительного элемента в одном направлении. Магнитный поток в этих устройствах направлен в большей части магнитопровода вдоль направления усилия. В преобразователях данной группы под действием измеряемого усилия изменяется индуктивность обмотки (рис.2.14,а) или индуктивность между обмотками (рис.2.14, б).

В первом случае реализуется следующая цепь преобразований:

Ρ          δ          μ          Zм       L          Z

Усилие механическое напряжение – магнитная проницаемость

– магнитное сопротивление – индуктивность – полное сопротивление обмотки.

Во втором случае:

Ρ          δ          μ          Zм       M         Е2

Усилие механическое напряжение – магнитная проницаемость

– магнитное сопротивление – магнитный поток – ЭДС вторичной обмотки.

а          Р          Р          б

Z = f(P)

U1

w2       E2 = f(P)

w1

Рис.2.14. Конструкции магнитоупругих преобразователей первой группы

Ко второй группе относятся преобразователи, в которых изменение магнитной проницаемости происходит одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях (магнитная анизотропия материала чувствительного элемента). В таких преобразователях магнитный поток направлен под углом   450    к линии действия измеряемого усилия (рис.2.15, а).

При отсутствии внешней нагрузки (рис.2.15, б) силовые линии магнитного поля первичной обмотки расположены симметрично и не

«сцеплены» с вторичной обмоткой, в результате чего ЭДС вторичной обмотки равна нулю.

В результате приложения внешнего усилия, вследствие изменения магнитной проницаемости преобразователя, магнитные силовые линии «вытягиваются» в направлении большей проницаемости и «сжимаются»  в направлении  меньшей  проницаемости, обеспечивая «сцепление» с вторичной обмоткой и индуцирование в ней ЭДС, пропорциональной приложенному усилию (рис.2.15, в).

а          Р          б          в          Р

+

90о

+          +

w1       w2       Р = 0    Р = 0

U = constant   E 2 = f (P)

Рис.2.15. Магнитоанизотропный преобразователь