壓磁式傳感器的工作原理圖解
壓磁式傳感器的工作原理圖解
壓磁式(又稱磁彈式)傳感器是一種力－電轉(zhuǎn)換傳感器。其基本原理是利用某些鐵磁材料的壓磁效應(yīng)。
1. 壓磁效應(yīng)
壓磁效應(yīng)
鐵磁材料在晶格形成過程中形成了磁疇，各個(gè)磁疇的磁化強(qiáng)度矢量是隨機(jī)的。在沒有外磁場(chǎng)作用時(shí)，各個(gè)磁疇互相均衡，材料總的磁場(chǎng)強(qiáng)度為零。當(dāng)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，磁疇的磁化強(qiáng)度矢量向外磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，材料呈現(xiàn)磁化。當(dāng)外磁場(chǎng)很強(qiáng)時(shí)，各個(gè)磁疇的磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量都轉(zhuǎn)向與外磁場(chǎng)平行，這時(shí)材料呈現(xiàn)飽和現(xiàn)象。
在磁化過程中，各磁疇間的界限發(fā)生移動(dòng)，因而產(chǎn)生機(jī)械變形，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)。
鐵磁材料在外力作用下，內(nèi)部發(fā)生變形，使各磁疇之間的界限發(fā)生移動(dòng)，使磁疇磁化強(qiáng)度矢量轉(zhuǎn)動(dòng)，從而也使材料的磁化強(qiáng)度發(fā)生相應(yīng)的變化。這種應(yīng)力使鐵磁材料的磁性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為壓磁效應(yīng)。
鐵磁材料的壓磁效應(yīng)的具體內(nèi)容
材料受到壓力時(shí)，在作用力方向磁導(dǎo)率減小，而在作用力垂直方向磁導(dǎo)率略有增大；作用力是拉力時(shí)，其效果相反。
作用力取消后，磁導(dǎo)率復(fù)原。
鐵磁材料的壓磁效應(yīng)還與外磁場(chǎng)有關(guān)。為了使磁感應(yīng)強(qiáng)度與應(yīng)力之間有單值的函數(shù)關(guān)系，必須使外磁場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)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(gè)對(duì)稱的小孔1、2、3和4，在孔1、2間繞有激勵(lì)繞組N12，孔3、4間繞有輸出繞組N34。當(dāng)激勵(lì)繞組中通過交流電流時(shí)，鐵心中就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。若把孔間空間分成A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，在無外力作用的情況下，A、B、C、D四個(gè)區(qū)域的磁導(dǎo)率是相同的。這時(shí)合成磁場(chǎng)強(qiáng)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(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如圖b所示。 在壓力F作用下，如圖c所示，A、B區(qū)域?qū)⑹艿揭欢ǖ膽?yīng)力，而C、D區(qū)域基本處于自由狀態(tài)，于是A、B區(qū)域的磁導(dǎo)率下降、磁阻增大，C、D區(qū)域的磁導(dǎo)率基本不變。這樣激勵(lì)繞組所產(chǎn)生的磁力線將重新分布，部分磁力線繞過C、D區(qū)域閉合，于是合成磁場(chǎng)H不再與N34平面平行，一部分磁力線與N34交鏈而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e。F值越大，與N34交鏈的磁通越多，e值越大。 |
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壓磁式傳感器結(jié)構(gòu) | |
| 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(shí)際上是一個(gè)力-電轉(zhuǎn)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 |
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4. 壓磁傳感器的應(yīng)用
壓磁式傳感器具有輸出功率大、抗干擾能力強(qiáng)、過載性能好、結(jié)構(gòu)和電路簡(jiǎn)單、能在惡劣環(huán)境下工作、壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前，這種傳感器已成功地用在冶金、礦山、造紙、印刷、運(yùn)輸?shù)雀鱾(gè)工業(yè)部門。例如用來測(cè)量軋鋼的軋制力、鋼帶的張力、紙張的張力，吊車提物的自動(dòng)測(cè)量、配料的稱量、金屬切削過程的切削力以及電梯安全保護(hù)等。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2017-09-05
