Магнитострикционные преобразователи

Явление изменения линейных размеров ферромагнитных тел (никеля, кобальта, железа, пермаллоя и др.) при изменении напряженности магнитного поля или изменении магнитного состояния этих тел вследствие деформации под действием механических сил называется магнитострикцией.

Изменение линейных размеров ферромагнитного образца при помещении его в магнитное поле вдоль магнитных силовых линий называется прямым продольным магнитострикционным эффектом. Это явление было описано в 1824 г. английским ученым Джоулем и носит его имя. Характер и степень деформации зависят от материала образца, способа его обработки, предварительного намагничивания и температуры.

Если при увеличении напряженности магнитного поля длина ферромагнитного стержня увеличивается, то эффект называется положительным, если укорачивается — то отрицательным. Наибольшим значением магнитострикции обладает никель, который широко используется в качестве материала для гидроакустических преобразователей.

Знак деформации ферромагнетика не зависит от направления приложенного магнитного поля. Поэтому, если через обмотку, наложенную, например, на никелевый стержень, пропускать переменный ток частотой , частота механических колебаний стержня будет в 2 раза больше частоты переменного тока, проходящего по обмотке.

В предварительно намагниченном (поляризованном) никелевом стержне переменное магнитное поле напряженностью накладывается на постоянное поле поляризации (рис. 1). При этом суммарное магнитное поле напряженностью изменяётся только по значению от , до , оставаясь неизменным по направлению. Поэтому размеры стержня изменяются в соответствии с изменением напряженности магнитного поля. Следовательно, частота механических колебаний стержня равна частоте переменного тока, проходящего по обмотке.