? ??壓磁式(又稱磁彈式)傳感器是一種力-電轉換傳感器。其基本原理是利用某些鐵磁材料的壓磁效應。
1. 壓磁效應
壓磁效應
鐵磁材料在晶格形成過程中形成了磁疇,各個磁疇的磁化強度矢量是隨機的。在沒有外磁場作用時,各個磁疇互相均衡,材料總的磁場強度為零。當有外磁場作用時,磁疇的磁化強度矢量向外磁場方向轉動,材料呈現磁化。當外磁場很強時,各個磁疇的磁場強度矢量都轉向與外磁場平行,這時材料呈現飽和現象。
在磁化過程中,各磁疇間的界限發生移動,因而產生機械變形,這種現象稱為磁致伸縮效應。
??? 鐵磁材料在外力作用下,內部發生變形,使各磁疇之間的界限發生移動,使磁疇磁化強度矢量轉動,從而也使材料的磁化強度發生相應的變化。這種應力使鐵磁材料的磁性質發生變化的現象稱為壓磁效應。
鐵磁材料的壓磁效應的具體內容
材料受到壓力時,在作用力方向磁導率減小,而在作用力垂直方向磁導率略有增大;作用力是拉力時,其效果相反。
作用力取消后,磁導率復原。
鐵磁材料的壓磁效應還與外磁場有關。為了使磁感應強度與應力之間有單值的函數關系,必須使外磁場強度的數值一定。
2. 壓磁式傳感器工作原理????
壓磁式傳感器的工作原理 | |
在壓磁材料的中間部分開有四個對稱的小孔1、2、3和4,在孔1、2間繞有激勵繞組N12,孔3、4間繞有輸出繞組N34。當激勵繞組中通過交流電流時,鐵心中就會產生磁場。若把孔間空間分成A、B、C、D四個區域,在無外力作用的情況下,A、B、C、D四個區域的磁導率是相同的。這時合成磁場強度H平行與輸出繞組的平面,磁力線不與輸出繞組交鏈,N34不產生感應電動勢,如圖b所示。 在壓力F作用下,如圖c所示,A、B區域將受到一定的應力,而C、D區域基本處于自由狀態,于是A、B區域的磁導率下降、磁阻增大,C、D區域的磁導率基本不變。這樣激勵繞組所產生的磁力線將重新分布,部分磁力線繞過C、D區域閉合,于是合成磁場H不再與N34平面平行,一部分磁力線與N34交鏈而產生感應電動勢e。F值越大,與N34交鏈的磁通越多,e值越大。
| |
|
壓磁式傳感器結構 | |
由壓磁元件1、彈性支架2、傳力鋼球3組成。 |
?3. 壓磁元件
壓磁式傳感器的核心是壓磁元件,它實際上是一個力-電轉換元件。壓磁元件常用的材料有硅鋼片、坡莫合金和一些鐵氧體。
最常用的材料是硅鋼片。為了減小渦流損耗,壓磁元件的鐵心大都采用薄片的鐵磁材料疊合而成。
沖片形狀 |
4. 壓磁傳感器的應用
????? 壓磁式傳感器具有輸出功率大、抗干擾能力強、過載性能好、結構和電路簡單、能在惡劣環境下工作、壽命長等一系列優點。目前,這種傳感器已成功地用在冶金、礦山、造紙、印刷、運輸等各個工業部門。例如用來測量軋鋼的軋制力、鋼帶的張力、紙張的張力,吊車提物的自動測量、配料的稱量、金屬切削過程的切削力以及電梯安全保護等。