НАЗАД

Принцип магнитострикции

Технология магнитострик­ционных датчиков линейного положения.

Магнитострикция — это физическое явление, при котором ферромагнитные материалы изменяют свои механические свойства под воздействием магнитного поля. Этот эффект является основой работы магнитострикционных датчиков линейного положения и скорости. Рассмотрим, как принцип магнитострикции применяется для точного определения координат.

Как работает магнитострикционный датчик линейного положения?

Датчик линейного положения и скорости используют свойства магнитострикционного эффекта, генерируемого в специальном волноводе.

с

На рисунке представлен принцип работы:

  1. Позиционный магнит, перемещаемый вдоль стержня (или профиля) датчика, создаёт магнитное поле над участком волновода в координате своего положения.
  2. Для определения положения позиционного магнита, электроника датчика посылает импульс тока по волноводу.
  3. Импульс генерирует радиальное магнитное поле вдоль всего волновода.
  4. Взаимодействие магнитных полей волновода и подвижного позиционного магнита порождает импульс деформации кручения (скручивание волновода) в точке взаимодействия полей (в координате позиционного магнита), в результате чего по волноводу проходит импульс в виде ультразвуковой волны.
  5. Когда волна достигает чувствительного элемента (ультразвукового детектора) на конце волновода, то она преобразуется в электрический сигнал и электроника датчика рассчитывает координату, засекая время от подачи импульса тока до возврата ультразвукового импульса в детектор.

Преимущества технологии

Магнитострикционные датчики обладают рядом уникальных преимуществ, которые делают их подходящими для применения в сложных условиях:

  1. Бесконтактность:
    • Позиционный магнит не связан механически с волноводом, что исключает износ.
    • Отклонение магнита от оси датчика может достигать до 10 мм.
  2. Абсолютное измерение:
    • Датчик всегда «знает» положение магнита, независимо от времени опроса.
  3. Высокое разрешение:
    • Сенсорный элемент внутри датчика улавливает ультразвуковую волну с высокой точностью, обеспечивая превосходную линейность и повторяемость.
  4. Устойчивость к ударам и вибрациям:
    • Датчик восприимчив только к ультразвуковым волнам с определённой длиной, что исключает влияние посторонних механических колебаний.
  5. Точность:
    • Скорость распространения ультразвуковой волны в волноводе является постоянной, что обеспечивает точные и надёжные измерения.

Недостатки технологии:

Несмотря на множество достоинств, технология магнитострикции имеет свои ограничения:

  1. Высокие температуры:
    • При температурах выше 85°C заявленные характеристики датчиков начинают изменяться из-за линейного расширения материалов.
    • Длительное воздействие высоких температур может привести к размагничиванию позиционных магнитов.
  2. Влияние внешних магнитных полей:
    • Сильные магнитные поля, создаваемые, например, мощными индуктивными нагрузками рядом с волноводом, могут вызывать ложные торсионные импульсы и снижать точность измерений.

Области применения

Магнитострикционные датчики находят применение в следующих сферах:

Процесс производства алюминиевого профиля

Промышленные механизмы: контроль положения компонентов станков и роботов.

Спецтехника: мониторинг перемещений узлов и систем.

Харвестер СН 1000
гидроцилиндр с датчиком обратной связи

Гидравлика: контроль хода поршней в гидроцилиндрах.

Энергетика: измерение положения клапанов и заслонок, узлы и механизмы в ветрогенераторах.

ветреная электрогенерация

Магнитострикционные датчики линейного положения являются высокоточным, надёжным и долговечным решением для измерения координат в различных приложениях. Их бесконтактный принцип работы, устойчивость к вибрациям и способность функционировать в сложных и тяжёлых условиях делают их незаменимыми в промышленности. Однако для обеспечения точности измерений важно учитывать влияние температуры и внешних магнитных полей, а также соблюдать рекомендации по установке и эксплуатации. Таким образом, технология магнитострикции остаётся эффективным выбором для задач, требующих высокой точности и надёжности.