ה מתמר אלקטרומכני הוא מכשיר המשמש להמרת אות חשמלי לגלי קול או גל קול לאות חשמלי. מתמרים אלה מגוונים יותר ומכילים התקנים מגנטוסטריקטיבים ופיזואלקטריים. נכון להיום עבור יישומי אולטרסאונד כוח, ישנם שני עיצובים בסיסיים של מתמר המשמשים מגנטוסטריקטיבים ופיזואלקטריים. א מתמר פיזואלקטרי משתמש בתכונה של חומר פיזואלקטרי להמרת אנרגיה מחשמלית למכנית. מתמר מגנטוסטריקטי משתמש בתכונה של חומר מגנטוסטריקטי להמרת אנרגיה לאנרגיה מכנית בתוך שדה מגנטי. כאן, השדה המגנטי מסופק דרך סליל של תיל שמכוסה סביב החומר המגנטוסטריקטי. אז מאמר זה דן בסקירה כללית של א מתמר מגנטוסטריקטי - עבודה והיישומים שלה.

מהו מתמר מגנטוסטריקטי?

מכשיר המשמש לשינוי האנרגיה מאנרגיה מכנית לאנרגיה מגנטית ידוע בתור מתמר מגנטוסטריקטי. ה עקרון עבודה של מתמר מגנטוסטריקטי משתמש בסוג של חומר מגנטי שבו שדה מגנטי מתנודד ילחץ את אטומים של החומר, יוצר שינוי תקופתי בתוך אורך החומר ומייצר רטט מכני בתדירות גבוהה. סוגים אלה של מתמרים משמשים בעיקר בטווחי התדרים הנמוכים יותר, והם נפוצים מאוד ביישומי עיבוד אולטרסאונד וניקוי קולי.

מתמר מגנוטריסטי

תרשים סכמטי של מתמר מגנטוסטריקטיבי

ניתן לתאר את פעולתו של מתמר מגנטוסטריקטי על ידי שימוש בתרשים הסכמטי הבא. דיאגרמה זו מסבירה את כמות המתח המופקת מאפס ועד למגנטיזציה מלאה. זה מחולק לתכונות מכניות ומגנטיות נפרדות המוגדרות בהשפעה שלהן על האינדוקציה המגנטית ועל מתח הליבה המגנטוסטריקטי.

סכמטי של מתמר מגנטוסטריקטיבי

במקרה הראשון, איור ג' מראה כאשר השדה המגנטי אינו מוחל על החומר, אז גם השינוי בתוך האורך יהיה אפסי עם ההשראה המגנטית שנוצרה. כמות השדה המגנטי (H) מוגברת לגבולות הרוויה שלו (±Hsat). זה מגביר את המתח הצירי ל'esat'. בנוסף, ערך המגנטיזציה יוגדל לערך +Bsat המוצג באיור-e או יקטן ל-Bsat המוצג באיור.

כאשר ערך 'Hs' נמצא בנקודה המקסימלית שלו, ניתן להגיע לאינדוקציה המגנטית ולרווית המתח הגבוהה ביותר. אז בשלב זה, אם ננסה להגדיל את ערך השדה, אז זה לא ישנה את ערך המגנטיזציה או השדה של המכשיר. לכן, כאשר ערך השדה פוגע ברוויה, אז ערכי המתח והאינדוקציה המגנטית יגדלו וינועו כלפי חוץ של הדמות המרכזית.

במקרה השני, כאשר ערך ה-Hs נשמר קבוע ואם נעלה את כמות הכוח על החומר המגנטוסטריקטי, אז הלחץ הדחיסה בתוך החומר יעלה לצד ההפוך עם ירידה בערכי המתח הצירי והמגנטיזציה הצירית. . באיור-c, אין קווי שטף זמינים בגלל מגנטיזציה אפסית ואילו באיור. b & דמות. ל-d יש קווי שטף מגנטי בעוצמה פחותה בהרבה בהתבסס על יישור התחום המגנטי בדריבר המגנטוסטריקטי. באיור-a יש קווי שטף אך הזרימה שלהם תהיה בכיוון ההפוך.

דמות. f מציג את קווי השטף המבוססים על שדה 'Hs' המיושם וסידור התחום המגנטי. כאן נמדדים קווי השטף המיוצרים עם עקרון ה- Hall Effect. אז ערך זה יהיה פרופורציונלי לכוח או למתח הקלט.

סוגי מתמרים מגנטוסטריקטיבים

ישנם שני סוגים של מתמרים מגנטוסטריקטיבים; מגנטוסטריציה ספונטנית ומגנטוסטריציה הנגרמת על ידי שדה.

מגנוטריסטיקה ספונטנית

מגנוסטיות ספונטנית מתרחשת מסדר מגנטי של מומנטים אטומיים תחת טמפרטורת קירי. סוג זה של מגנטוסטי מנוצל בסגסוגת המבוססת על NiFe הנקראת invar והיא מראה עלייה תרמית אפסית עד לטמפרטורת הקורי שלו.

מגנטיזציית הרוויה של החומר יורדת בחימום לטמפרטורת קירי בגלל ירידה בכמות הסידור של המומנטים המגנטיים האטומיים. כאשר סידור זה ומגנטיזציית הרוויה מצטמצמים, התרחבות הנפח פוחתת גם באמצעות ההיצרות הספונטנית והחומר מתכווץ.

במקרה של אינוואר, התכווצות זו בגלל אובדן מגנטוסטי ספונטני שווה ערך להתפשטות הנגרמת באמצעות שיטות רטט תרמיות רגילות, ומכאן שהחומר יראה שאין שינוי בתוך הממדים. אבל מעל טמפרטורת Curie, בדרך כלל מתרחשת התפשטות תרמית ואין עוד סדר מגנטי.

שדה מגנטוסטיסטריציה

מגנוטריסטיקה המושרה בשדה מתרחשת בעיקר מסידור התחום המגנטי ביישום שדה מיושם. החומר ה-Terfenol מראה את המגנטוסטרציה השימושית הגדולה ביותר, שהיא התערובת של Tb, Fe ו-Dy. חומר טרפנול משמש עבור חיישני מיקום, חיישני שדה, מפעילים מכניים ורמקולים.

חיישני עומס של סידור מגנטו (או) פשוט פועלים באמצעות העובדה שבכל פעם שחומר מגנוטריסטי חווה מאמץ, המגנטיזציה של החומר תשתנה. בדרך כלל, מפעילי טרפנול כוללים מוט טרפנול המסודר תחת דחיסה כדי לסדר את התחומים המגנטיים לאורך המוט בניצב. נעשה שימוש בסליל סביב מוט טרפנול, שדה מוחל על המוט כדי ליישר את התחומים לאורכו.

ההבדל בין מתמר מגנטוסטריקטי ופיזואלקטרי

ההבדל בין מתמר מגנטוסטריקטי ופיזואלקטרי כולל את הדברים הבאים.

מתמר מגנוטריסטי	מתמר פיזואלקטרי
מתמר מגנטוסטריקציה הוא מכשיר המשמש להמרת אנרגיה מאנרגיה מכנית למגנטית ולהיפך.	חיישן פיזואלקטרי הוא מכשיר המשמש למדידת שינויים בתאוצה, לחץ, טמפרטורה, כוח או מתח על ידי שינוים למטען חשמלי.
המתמר המגנטוסטריקטי כולל מספר רב של לוחות ניקל או למינציות. “מהי מערכת אנדרואיד אנדרואיד אנדרואיד ”	המתמר הפיאזואלקטרי כולל דיסק חומר קרמי פיזואלקטרי עבה יחיד או כפול, בדרך כלל PZT (Lead Zirconate Titanate).
הרעיון של זה הוא לשנות את הממד או הצורה של חומר מגנטי עם מגנטיזציה.	הרעיון של זה הוא צבירת מטען חשמלי על ידי הפעלת לחץ מכני.
מתמר זה פחות רגיש בהשוואה למתמר הפיאזואלקטרי בגלל פעולת השדה המגנטי של כדור הארץ.	מתמר זה רגיש יותר.
מתמר זה משתמש בתכונת החומר המגנטוסטרקטי.	מתמר זה משתמש בתכונת החומר הפיאזואלקטרי.
תבנית השבץ היא אליפטית.	תבנית הקו היא ליניארית.
טווח התדרים הוא 20 עד 40kHz.	טווח התדרים הוא 29 עד 50kHz.
אזור הקצה הפעיל הוא 2.3 מ'מ עד 3.5 מ'מ.	אזור הקצה הפעיל הוא 4.3 מ'מ על בסיס תדירות.

איך בוחרים מתמר מגנוטריסטי?

הבחירה של מתמר מגנטוסטריקטי יכולה להתבצע על סמך המפרטים שלהלן.

מתמר זה חייב להשתמש בסוג של חומר מגנטי כדי שיוכל לקיים אינטראקציה ויוכל למפות מרחקים בצורה מדויקת מאוד.
המתמר חייב לאפשר מדידות ללא מגע וללא שחיקה.
הטווח שלו חייב להיות בין 50 ל-2500 מ'מ.
הרזולוציה המקסימלית שלו צריכה להיות בערך 2 מיקרומטר.
הליניאריות המרבית חייבת להיות ±0.01%.
מהירות התזוזה צריכה להיות פחות מ-10 מ' לשנייה.
פלט אנלוגי הוא 0 עד 10 וולט, 4 עד 20 mA.
24 VDC ±20% אספקת מתח
דרגת הגנה IP67
טמפרטורת ההפעלה חייבת לנוע בין -30..+75 מעלות צלזיוס.

יתרונות וחסרונות

ה היתרונות של מתמר מגנטוסטריקטי כלול את הבאים.

מתמרים אלו אמינים, נטולי תחזוקה, מפחיתים משמעותית את הפוטנציאל לשגיאות תפעוליות וזמני השבתה של המכונה
למתמרים מגנטוסטריקטיבים אין חלקי מגע, ולכן יש להם חיים ארוכים יותר.
אלה מדויקים יותר בהשוואה למתמרים למגע קבוע.
יש להם רגישות טובה, בדיקה לטווח ארוך, עמידות, יישום קל וכו'.

ה החסרונות של מתמר מגנטוסטריקטי כלול את הבאים.

מתמרים מגנטוסטריקטיבים הם יקרים.
למתמר המגנטוסטריקטי יש מגבלות גודל פיזיות, ולכן הוא מוגבל לפעול בתדרים מתחת ל-30 קילו-הרץ בקירוב.

יישומים

ה יישומים של מתמר מגנטוסטריקטי כלול את הבאים.

המתמר המגנטוסטריקטי משמש למדידת מיקום.
מתמר זה ממלא תפקיד מפתח בהמרת אנרגיה מכנית לאנרגיה מגנטית.
בעבר, מכשיר זה שימש ביישומים שונים הכוללים מדי מומנט, הידרופונים, התקני סריקת סונאר, מקלטי טלפון וכו'.
נכון לעכשיו, הוא משמש לייצור מכשירים שונים כמו מנועים לינאריים בכוח גבוה, מערכות בקרת רעש או רטט אקטיבי, אולטרסאונד רפואי ותעשייתי, מצברים לאופטיקה אדפטיבית, משאבות וכו'.
מתמרים אלו פותחו בעיקר לייצור כלים כירורגיים, עיבוד כימי, עיבוד חומרים וסונאר תת-מימי.
המתמרים המגנטוסטריקטיבים משמשים למדידת מומנט שפותחו על ידי פירים סיבוביים בתוך החלקים הנעים של מכונות.
יישום מתמר זה מחולק לשני מצבים; מרמז על אפקט ג'ול והשני הוא אפקט וילארי. כאשר האנרגיה ממגנטית למכנית מומרת, היא משמשת לייצור כוח במקרה של מפעילים וניתן להשתמש בה כדי לזהות שדה מגנטי במקרה של חיישנים. אם האנרגיה ממכנית למגנטית משתנה אז היא משמשת לזיהוי תנועה או כוח.

לפיכך, זוהי סקירה כללית של המתמר המגנטוסטריקטי. מתמר זה נקרא גם מתמר מגנטו אלסטי. למתמרים אלו יש עכבת כניסה מכנית גבוהה במיוחד והם מתאימים למדידה של כוחות סטטיים ודינמיים גדולים, תאוצה ולחץ. הם חזקים בתכונות קונסטרוקטיביות וכאשר מתמרים אלו משמשים כמתמרים פעילים, עכבת המוצא תהיה נמוכה. הנה שאלה בשבילך, מהי מגנוטריסטיקה תופעה?