De elektromekanisk transduser er en enhet som brukes til å konvertere enten et elektrisk signal til lydbølger eller en lydbølge til et elektrisk signal. Disse svingerne er mer allsidige og inneholder magnetostriktive og piezoelektriske enheter. For øyeblikket for kraft-ultralydapplikasjoner er det to grunnleggende transduserdesign som brukes magnetostriktiv og piezoelektrisk. EN piezoelektrisk svinger bruker egenskapen til et piezoelektrisk materiale for å konvertere energi fra elektrisk til mekanisk. En magnetostriktiv transduser bruker egenskapen til et magnetostriktivt materiale for å konvertere energi til mekanisk energi innenfor et magnetfelt. Her tilføres magnetfeltet gjennom en trådspole som er dekket rundt det magnetostriktive materialet. Så denne artikkelen diskuterer en oversikt over en magnetostriktiv transduser – arbeid og dets applikasjoner.

Hva er magnetostriktiv transduser?

En enhet som brukes til å endre energien fra mekanisk til magnetisk energi er kjent som en magnetostriktiv transduser. De magnetostriktiv transduser arbeidsprinsipp bruker en type magnetisk materiale der et påført oscillerende magnetfelt vil presse sammen atomer av materialet, skaper en periodisk endring i materiallengden og produserer en mekanisk vibrasjon med høy frekvens. Disse typer transdusere brukes hovedsakelig i de lavere frekvensområdene, og disse er svært vanlige i ultralydbearbeiding og ultralydrensere.

Magnetostriktiv transduser

Skjematisk diagram for magnetostriktiv transduser

Virkemåten til en magnetostriktiv transduser kan beskrives ved å bruke følgende skjematiske diagram. Dette diagrammet forklarer belastningsmengden produsert fra null til fullstendig magnetisering. Dette er delt inn i diskrete mekaniske og magnetiske attributter som er satt i deres effekt på magnetisk induksjon og magnetostriktiv kjernebelastning.

Magnetostriktiv transduserskjema

I det første tilfellet viser figur c når magnetfeltet ikke påføres materialet, da er også lengdeendringen null med den produserte magnetiske induksjonen. Magnetfeltmengden (H) økes til metningsgrensene (±Hsat). Dette øker den aksiale tøyningen til 'esat'. I tillegg vil magnetiseringsverdien økes til +Bsat-verdien vist i figur-e eller reduseres til –Bsat vist i figuren.

Når 'Hs'-verdien er på maksimumspunktet, kan den magnetiske induksjonen og høyeste belastningsmetningen oppnås. Så på dette tidspunktet, hvis vi prøver å øke feltverdien, vil det ikke endre magnetiseringsverdien eller feltet til enheten. Så når feltverdien treffer metning, vil tøynings- og magnetisk induksjonsverdier øke og bevege seg fra utsiden av den sentrale figuren.

I det andre tilfellet, når 'Hs'-verdien holdes fast og hvis vi øker kraftmengden på det magnetostriktive materialet, vil kompresjonstrykket i materialet stige til baksiden med en reduksjon i den aksiale tøyningen og aksialmagnetiseringsverdiene . I figur-c er det ingen flukslinjer tilgjengelig på grunn av nullmagnetisering mens i figur. b & figur. d har magnetiske flukslinjer av mye mindre størrelse basert på den magnetiske domenejusteringen i den magnetostriktive driveren. Figur-a har flukslinjer, men deres strømning vil være i motsatt retning.

Figur. f viser flukslinjene basert på det påførte 'Hs'-feltet og det magnetiske domenearrangementet. Her måles de produserte flukslinjene med Hall Effect-prinsippet. Så denne verdien vil være proporsjonal med kraften eller inngangstøyningen.

Typer magnetostriktive transdusere

Det finnes to typer magnetostriktive transdusere; spontan magnetostriksjon og feltindusert magnetostriksjon.

Spontan magnetostriksjon

Spontan magnetostriksjon oppstår fra den magnetiske rekkefølgen av atommomenter under Curie-temperaturen. Denne typen magnetostriksjon brukes i den NiFe-baserte legeringen kalt invar, og den viser null termisk økning opp til curie-temperaturen.

Materialets metningsmagnetisering avtar ved oppvarming til Curie-temperaturen på grunn av en reduksjon innenfor mengden av arrangement av de atomiske magnetiske momentene. Når dette arrangementet og metningsmagnetiseringen reduseres, reduseres volumutvidelsen også gjennom den spontane magnetostriksjonen og materialet trekker seg sammen.

“hva gjør en kommutator ”

I invar-tilfellet tilsvarer denne sammentrekningen på grunn av spontant magnetostriksjonstap ekspansjonen forårsaket av vanlige termiske vibrasjonsmetoder, og derfor vil materialet vise at det ikke er noen endring i dimensjonene. Men over Curie-temperaturen skjer normalt termisk ekspansjon og det er ikke lenger noen magnetisk bestilling.

Feltindusert magnetostriksjon

Feltindusert magnetostriksjon skjer hovedsakelig fra det magnetiske domenearrangementet på en påført feltapplikasjon. Terfenol-materialet viser den største nyttige magnetostriksjonen, som er blandingen av Tb, Fe og Dy. Terfenol-materiale brukes til posisjonssensorer, feltsensorer, mekaniske aktuatorer og høyttalere.

Magnetostriktiv arrangement (eller) lastsensorer fungerer ganske enkelt gjennom det faktum at når et magnetostriktivt materiale opplever en belastning, vil materialets magnetisering endres. Vanligvis inkluderer Terfenol-aktuatorer en Terfenol-stav som er anordnet under kompresjon for å arrangere de magnetiske domenene til stavlengden vinkelrett. En spole brukes rundt Terfenol-stangen, et felt påføres stangen for å stille opp domenene gjennom dens lengde.

Forskjellen mellom magnetostriktiv og piezoelektrisk transduser

Forskjellen mellom en magnetostriktiv og piezoelektrisk transduser inkluderer følgende.

Magnetostriktiv transduser	Piezoelektrisk svinger
En magnetostriksjonstransduser er en enhet som brukes til å konvertere energi fra mekanisk til magnetisk energi og omvendt. “hvordan kontrollerer du hastigheten til en likestrømsmotor ”	En piezoelektrisk sensor er en enhet som brukes til å måle endringer innenfor akselerasjon, trykk, temperatur, kraft eller belastning ved å endre dem til en elektrisk ladning.
Den magnetostriktive transduseren inkluderer et stort antall nikkelplater eller lamineringer.	Den piezoelektriske transduseren inkluderer en enkelt eller dobbel tykk piezoelektrisk keramisk materialeskive, normalt PZT (Lead Zirconate Titanate).
Konseptet med dette er å endre dimensjonen eller formen til et magnetisk materiale ved magnetisering.	Konseptet med dette er elektrisk ladningsakkumulering ved å påføre mekanisk trykk.
Denne svingeren er mindre følsom sammenlignet med den piezoelektriske svingeren på grunn av jordens magnetfeltvirkning.	Denne svingeren er mer følsom.
Denne transduseren bruker den magnetostriktive materialegenskapen.	Denne svingeren bruker den piezoelektriske materialegenskapen.
Strekmønsteret er elliptisk.	Strekmønsteret er lineært.
Frekvensområdet er 20 til 40 kHz.	Frekvensområdet er 29 til 50 kHz.
Det aktive spissområdet er 2,3 mm til 3,5 mm.	Det aktive spissområdet er 4,3 mm basert på frekvens.

Hvordan velge en magnetostriktiv transduser?

Valget av en magnetostriktiv transduser kan gjøres basert på spesifikasjonene nedenfor.

Denne svingeren må bruke en type magnetisk materiale slik at den kan samhandle og kan kartlegge avstander veldig nøyaktig.
Transduseren må tillate kontaktfrie og slitasjefrie målinger.
Dens rekkevidde må være fra 50 til 2500 mm.
Dens maksimale oppløsning bør være omtrent 2 µm.
Maksimal linearitet må være ±0,01 %.
Forskyvningshastighet bør være mindre enn 10 m/s.
Analog utgang er 0 til 10 V, 4 til 20 mA.
24 VDC ±20 % Spenningsforsyning
IP67 Beskyttelsesklasse
Driftstemperaturen må ligge fra -30..+75 °C.

Fordeler og ulemper

De fordelene med en magnetostriktiv transduser Inkluder følgende.

Disse svingerne er pålitelige, vedlikeholdsfrie og reduserer potensialet for driftsfeil og maskinstans betraktelig
Magnetostriktive transdusere har ikke kontaktdeler, så de har lengre levetid.
Disse er mer nøyaktige sammenlignet med transdusere med fast kontakt.
De har god følsomhet, lang rekkevidde inspeksjon, holdbarhet, enkel implementering, etc.

De ulemper med en magnetostriktiv transduser Inkluder følgende.

Magnetostriktive transdusere er dyre.
Den magnetostriktive transduseren har fysiske størrelsesbegrensninger, så den er begrenset til å fungere ved ca. 30 kHz frekvenser.

applikasjoner

De anvendelser av en magnetostriktiv transduser Inkluder følgende.

Den magnetostriktive transduseren brukes til posisjonsmåling.
Denne svingeren spiller en nøkkelrolle i å konvertere mekanisk energi til magnetisk energi.
Tidligere ble denne enheten brukt i forskjellige applikasjoner som inkluderer dreiemomentmålere, hydrofoner, sonarskanningsenheter, telefonmottakere, etc.
For tiden brukes den til å lage forskjellige enheter som lineære motorer med høy kraft, støykontrollsystemer eller aktiv vibrasjon, medisinsk og industriell ultralyd, posisjoneringsanordninger for adaptiv optikk, pumper, etc.
Disse transduserne er hovedsakelig utviklet for å lage kirurgiske verktøy, kjemisk prosessering, materialbehandling og undervanns sonar.
De magnetostriktive transduserne brukes til å måle dreiemoment utviklet av roterende aksler i bevegelige deler av maskiner.
Denne transduserapplikasjonen er delt inn i to moduser; antyder Joule-effekten og den andre er Villari-effekten. Når energien fra magnetisk til mekanisk konverteres, brukes den til å produsere kraft når det gjelder aktuatorer og kan brukes til å oppdage et magnetisk felt når det gjelder sensorer. Hvis energien fra mekanisk til magnetisk endres, brukes den til å oppdage bevegelse eller kraft.

Dermed er dette en oversikt over den magnetostriktive transduseren. Denne svingeren kalles også en magneto-elastisk transduser. Disse svingerne har ekstremt høy mekanisk inngangsimpedans og er egnet for måling av store statiske og dynamiske krefter, akselerasjon og trykk. De er sterke i konstruksjonsmessige egenskaper, og når disse svingerne brukes som aktive transdusere, vil utgangsimpedansen være lav. Her er et spørsmål til deg, hva er Magnetostriksjon Fenomen?