Принцип действия магнитоупругих преобразователей

Магнитоупругие преобразователи являются разновидно­стью электромагнитных преобразователей.

Магнитоупругие преобразователи основаны на явлении изменения магнитной проницаемости m ферромагнитных тел в зависимости от возникающих в них механических напряже­ний s, обусловленных воздействием на ферромагнитные тела механических сил Р (растягивающих, сжимающих, изгибаю­щих, скручивающих). Изменение магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника вызывает изменение магнитного сопротивления R_Ì для магнитного потока в сердечнике. Из­менение же R_Ì ведет к изменению полного электрического сопротивления катушки, находящейся на сердечнике. Таким образом, в магнитоупругом преобразователе мы имеем сле­дующую цепь преобразований

Р ® s ® m ® R_M ® Z

Существует и обратное явление: ферромагнитное тело, вне­сенное в магнитное поле, изменяет свои размеры, иначе гово­ря, внешнее магнитное поле вызывает механические деформа­ции ферромагнитного тела. Явления, возникающие вследствие взаимной зависимости между механическими и магнитными состояниями ферромагнитных тел, называютсямагнитострикционными. Под численным значением магнитострикции пони­мают относительное изменение Dl/l=l длины l стержня, об­условленное воздействием внешнего магнитного поля, а эффект изменения магнитных свойств под влиянием механических де­формаций называют магнитоупругим эффектом.

Опыт показывает, что магнитострикционные и магнитоупругие явления - не однозначны. Некоторые ферромагнитные тела имеют положительную магнитострикцию, т.е. увеличива­ют размеры в направлении магнитного поля, у некоторых же она отрицательная, т.е. тела уменьшают свои размеры в на­правлении магнитного поля. Величина магнитострикции и ее знак зависят от материала магнитной цепи, его термообработ­ки, температуры и напряженности магнитного поля.

Характер зависимости магнитострикции l=Dl/l от на­пряженности Н намагничивающего поля для различных ферромагнитных материалов показан на рис.4.54. Магнитоупругий эффект тоже не однозначен. Для одного и того же материала под воздействием механического напряжения магнитная про­ницаемость в слабых полях может возрастать, в то время, как в сильных полях падать. Для иллюстрации на рис.4.55 приведены кривые изменения индукции В в функции механической нагрузки при различных значениях напряженности поля Н для проволоки из мягкой стали.

Рис. 4.54. Зависимости l от Н. Рис. 4.55. Зависимости В от Н.