所謂磁致伸縮效應(yīng),是指鐵磁體在被外磁場磁化時,其體積和長度將發(fā)生變化的現(xiàn)象。磁致伸縮效應(yīng)引起的體積和長度變化雖是微小的,但其長度的變化比體積變化大得多,是人們研究應(yīng)用的主要對象,又稱之為線磁致伸縮。線磁致伸縮的變化量級為10-5~10-6。它是焦耳在1842年發(fā)現(xiàn)的,其逆效應(yīng)是壓磁效應(yīng)。
磁致伸縮效應(yīng)可用來設(shè)計制作應(yīng)力傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器。利用磁致伸縮系數(shù)大的硅鋼片制取的應(yīng)力傳感器多用于1t以上重量的檢測中。其輸入應(yīng)力與輸出電壓成正比,一般精度為1%~2%,高的可達0.3%~0.5%。磁致伸縮轉(zhuǎn)矩傳感器可以測出小扭角下的轉(zhuǎn)矩。
磁致伸縮材料
具有磁致伸縮特性的材料。工程上利用這一特性將電能轉(zhuǎn)換成機械能或?qū)C械能轉(zhuǎn)換成電能。磁致伸縮是指在交變磁場的作用下,物體產(chǎn)生與交變磁場頻率相同的機械振動;或者相反,在拉伸、壓縮力作用下,由于材料的長度發(fā)生變化,使材料內(nèi)部磁通密度相應(yīng)地發(fā)生變化,在線圈中感應(yīng)電流,機械能轉(zhuǎn)換為電能。
磁致伸縮材料根據(jù)成分可分為金屬磁致伸縮材料和鐵氧體磁致伸縮材料。金屬磁致伸縮材料電阻率低,飽和磁通密度高,磁致伸縮系數(shù)λ(λ=Δl/l,l為材料原來的長度,Δl為在磁場H作用下的長度改變量),用于低頻大功率換能器,可輸出較大能量。鐵氧體磁致伸縮材料電阻率高,適用于高頻,但磁致伸縮系數(shù)和磁通密度均小于金屬磁致伸縮材料。Ni-Zn-Co鐵氧體磁致伸縮材料由于磁致伸縮系數(shù)λ的提高而得到普遍應(yīng)用。
磁致伸縮用的材料較多,主要有鎳、鐵、鈷、鋁類合金與鎳銅鈷鐵氧陶瓷,其磁致伸縮系數(shù)為10-5量級。高磁致伸縮系數(shù)(≥10-3量級)的材料也被開發(fā)出了,如鋱鐵金屬化合物——TbFe2、TbFe3和非晶體磁致伸縮材料——金屬玻璃等。
磁致伸縮材料的應(yīng)用
工程上常用磁致伸縮材料制成各種超聲器件,如超聲波發(fā)生器、超聲接收器、超聲探傷器、超聲鉆頭、超聲焊機等;回聲器件,如聲吶、回聲探測儀等;機械濾波器、混頻器、壓力傳感器以及超聲延遲線等。
傳感器敏感元件
超磁致伸縮材料除了用于驅(qū)動之外,利用其磁致伸縮效應(yīng)或逆效應(yīng)還可以制作檢測磁場、電流、應(yīng)變、位移、扭矩、壓力和加速度等的傳感器敏感元件。
磁致伸縮液位傳感器,可實現(xiàn)對液位的高精度計量,其測量分辨率高于0.11mm。
更多內(nèi)容:
磁致伸縮位移傳感器(m.biaodan9.net.cn)