Mire használható a magnetostrikció?

Az előadások a következő témára: "Mire használható a magnetostrikció?"— Előadás másolata:

1 Mire használható a magnetostrikció?

2 Mágneses ↔mechanikai jelátalakítás Elektromos↔mechanikai jelátalakítás
Magnetostrikció Piezoelektromosság Mágneses ↔mechanikai jelátalakítás Elektromos↔mechanikai jelátalakítás Történelem: 1847 A jelenség felfedezése (Joule) 1929 Alkalmazás csöves oszcillátorban mint frekvencia meghatározó rezonátor (Pierce) 1943 Ultrahang keltés és érzékelés (sonar) 1948 Késleltető művonalas digitális tároló 1960 Elektromechanikus szűrő 1970 Pozíció érzékelők útadók (MTS cég) 1980 Szintmérők, szinttávadók

3 A magnetostrikció l A

4 A magnetostrikció l Δl A

5 Telítődik ahogy a mágnesezési görbe.

6 Hengeres rúd longitudinális rezgése
F l Δl

7 Hengeres rúd torziós rezgése
M d φ l

8 A vas-nikkel ötvözet hőmérsékletfüggése
ppm/°C 400 200 A rugalmassági modulus hőmérsékleti együtthatója -200 -400 10 20 30 40 50 60 % Nikkel tartalom

9 H r Strikciós szál H I

10 H I

11 H I

12 H I

13 H I

14

15

16 Csavaró deformáció

17 ε Csavaró deformáció Ui Ui t

18 Ig Ui [mV] Ui t [μs] x [cm]

19 Ig Csillapító gumi Ui [mV] Ui t [μs] x [cm]

20 Ui [mV] Ui t [μs] x [cm] Holtzóna A szál vége Érzékelt távolság
Holtzóna t [μs] A szál vége Érzékelt távolság x [cm] Holtzóna

21 t [μs] t [μs] Ig [A] Ti = 2-6 μs td Ui [mV] th2 th1 2 1 20 10 -10 -20
td t [μs] Ui [mV] 20 A szál vége 10 t [μs] -10 th2 -20 th1 Elektromos holtzóna Elektromos holtzóna

22 A tekercsben indukált feszültséget befolyásolja:
- a strikciós huzal átmérője, - a mágnes indukciója és a tér alakja, - az áramlökés amplitúdója időtartama és alakja, - a tekercs hossza, - a tekercs saját lengése.

23 Az érzékelő tekercs modellje
Rt Csz Ui Ui0 N = 2000 Lt = 7 mH Csz = 45 pF Rt = 166 Ω

24 Ui [mV] td 10 Strikciós zavarjelek t [μs] -10 th1 Elektromos holtzóna

25 Rúdmágnesek alkalmazása
Csavaró deformáció Rúdmágnesek alkalmazása

26 Kiindulási paraméterek és konstrukciós szempontok, szintmérőben való alkalmazásnál
Mérési tartomány Holtzónák Úszó mérete Védőcső (merev, flexibilis) Vegyszerállóság Teljesítmény felvétel (<40 mW) Robbanásbiztonság (gyújtószikramentesség és nyomásálló tokozás) Szerelhetőség Szigetelés a védőcsőtől A szigetelő cső hőtágulása A strikciós szál feszítése

27 Mágnes Úszó Strikciós szál Nyomásálló védőcső

28 Problémák A hasznos jelet csillapítja: Mechanikai feszültség a szálban
Maradó deformáció a szálban Érintkezés a szigetelő csővel, távtartókkal, visszavezető szállal A szál nagy ellenállása: ~ 5-6 Ω/m Az érzékelő tekercs impedanciája: Saját lengés Zavaró jelet kelt: A szál felmágneseződése A védőcső vagy a környezet felmágneseződése A parazita longitudinális jel (gyorsabb)

29 Fő hibaforrások Komparálási pontatlanság:
a szuperponált zavaró jelek miatt a hasznos jel amplitúdójának igadozása miatt Hiszterézis Szál egyenetlenségek: hőkezelési, geometriai, utólagos mechanikai behatás ?

30 Jellemző méréstechnikai paraméterek
Szintmérés Mérési tartomány: 1 – 20 m Felbontás: 0,2 – 5 mm Linearitási hiba: Hiszterézis hiba: < 0,2 mm Ismétlőképesség: < 0,2 mm Hőmérsékletfüggés: < 40 ppm Pozíció érzékelés Mérési tartomány: L=0,15 – 2 m Felbontás: 0,01 – 0,1 mm Linearitási hiba: 5x10-4L Hiszterézis hiba: < 0,05 mm Ismétlőképesség: < 0,01 mm Hőmérsékletfüggés: < 10 ppm

31

32 Mérési, hitelesítési lehetőségek
Mérőszalag Optikai pad (OMH) Vízszintes vagy függőleges MOL Árak