Mire használható a magnetostrikció?

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

A magnetostrikció l A

A magnetostrikció l Δl A

Telítődik ahogy a mágnesezési görbe.

Hengeres rúd longitudinális rezgése F l Δl

Hengeres rúd torziós rezgése M d φ l

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

H r Strikciós szál H I

H I

H I

H I

H I

Csavaró deformáció

ε Csavaró deformáció Ui Ui t

Ig Ui [mV] Ui t [μs] x [cm]

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

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

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

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.

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

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

Rúdmágnesek alkalmazása Csavaró deformáció Rúdmágnesek alkalmazása

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

Mágnes Úszó Strikciós szál Nyomásálló védőcső

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)

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

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

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