Đầu dò từ giảo: Sơ đồ, các loại, Ưu điểm & Ứng dụng của nó

Các đầu dò điện cơ là một thiết bị được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu điện thành sóng âm thanh hoặc sóng âm thanh thành tín hiệu điện. Những đầu dò này linh hoạt hơn và chứa các thiết bị từ giảo & áp điện. Hiện tại đối với các ứng dụng siêu âm công suất, có hai thiết kế đầu dò cơ bản được sử dụng là từ giảo và áp điện. MỘT đầu dò áp điện sử dụng đặc tính của vật liệu áp điện để chuyển đổi năng lượng từ điện sang cơ. Đầu dò từ giảo sử dụng đặc tính của vật liệu từ giảo để chuyển đổi năng lượng thành năng lượng cơ học trong từ trường. Ở đây, từ trường được cung cấp thông qua một cuộn dây được bao phủ xung quanh vật liệu từ giảo. Vì vậy, bài viết này thảo luận về một cái nhìn tổng quan về một đầu dò từ giảo - làm việc & các ứng dụng của nó.

Đầu dò từ giảo là gì?

Một thiết bị được sử dụng để thay đổi năng lượng từ năng lượng cơ học sang năng lượng từ tính được gọi là đầu dò từ giảo. Các nguyên tắc làm việc của đầu dò từ giảo sử dụng một loại vật liệu từ tính trong đó từ trường dao động được áp dụng sẽ ép nguyên tử của vật liệu, tạo ra sự thay đổi tuần hoàn trong chiều dài vật liệu & tạo ra dao động cơ học với tần số cao. Các loại đầu dò này chủ yếu được sử dụng trong các dải tần số thấp hơn và chúng rất phổ biến trong các ứng dụng gia công siêu âm và làm sạch siêu âm.

Sơ đồ đầu dò từ giảo

Hoạt động của bộ chuyển đổi từ giảo có thể được mô tả bằng cách sử dụng sơ đồ sau. Biểu đồ này giải thích lượng biến dạng được tạo ra từ vô hiệu hóa đến hoàn toàn từ hóa. Điều này được chia thành các thuộc tính cơ học và từ tính riêng biệt được đặt trong ảnh hưởng của chúng đối với biến dạng lõi cảm ứng từ tính và từ tính.

Trong trường hợp đầu tiên, hình c cho thấy khi từ trường không được áp dụng cho vật liệu, thì sự thay đổi trong chiều dài cũng bằng không với cảm ứng từ được tạo ra. Lượng từ trường (H) được tăng lên đến giới hạn bão hòa của nó (±Hsat). Điều này làm tăng biến dạng dọc trục thành “esat”. Ngoài ra, giá trị từ hóa sẽ được tăng lên giá trị +Bsat như trong Hình-e hoặc giảm xuống –Bsat như trong hình.

Khi giá trị 'Hs' ở điểm cực đại, thì có thể đạt được cảm ứng từ & độ bão hòa biến dạng cao nhất. Vì vậy, tại thời điểm này, nếu chúng ta cố gắng tăng giá trị trường, thì nó sẽ không thay đổi giá trị từ hóa hoặc trường của thiết bị. Vì vậy, khi giá trị trường đạt trạng thái bão hòa, thì giá trị biến dạng & cảm ứng từ sẽ tăng và di chuyển từ bên ngoài của hình trung tâm.

Trong trường hợp thứ hai, khi giá trị 'Hs' được giữ cố định và nếu chúng ta tăng đại lượng lực tác dụng lên vật liệu từ giảo, thì áp suất nén bên trong vật liệu sẽ tăng lên ở phía ngược lại với sự giảm biến dạng dọc trục & giá trị từ hóa dọc trục . Trong hình-c, không có dòng từ thông nào có sẵn do từ hóa null trong khi trong Hình. b& hình. d có các đường từ thông có cường độ nhỏ hơn nhiều dựa trên sự liên kết miền từ tính trong trình điều khiển từ giảo. Hình-a có các đường từ thông nhưng dòng chảy của chúng sẽ theo hướng ngược lại.

Nhân vật. f hiển thị các dòng thông lượng dựa trên trường 'Hs' được áp dụng và sự sắp xếp miền từ tính. Ở đây, các dòng từ thông được tạo ra được đo bằng nguyên tắc Hiệu ứng Hall. Vì vậy, giá trị này sẽ tỷ lệ thuận với lực hoặc biến dạng đầu vào.

Các loại đầu dò từ giảo

Có hai loại đầu dò từ giảo; từ giảo tự phát và từ giảo cảm ứng trường.

Từ giảo tự phát

Từ giảo tự phát xảy ra từ thứ tự từ tính của các khoảnh khắc nguyên tử dưới nhiệt độ Curie. Loại từ giảo này được sử dụng trong hợp kim dựa trên NiFe có tên là invar và nó cho thấy mức tăng nhiệt bằng không cho đến nhiệt độ curie của nó.

Độ từ hóa bão hòa của vật liệu giảm khi nung nóng đến nhiệt độ Curie do sự giảm về lượng sắp xếp của các momen từ nguyên tử. Khi sự sắp xếp này và sự từ hóa bão hòa giảm, sự giãn nở của thể tích cũng giảm thông qua sự từ giảo tự phát & sự co lại của vật liệu.

Trong trường hợp ngược lại, sự co lại do mất từ ​​giảo tự phát này tương đương với sự giãn nở gây ra bởi các phương pháp rung nhiệt thông thường & do đó vật liệu sẽ cho thấy không có sự thay đổi về kích thước. Nhưng ở nhiệt độ Curie, sự giãn nở nhiệt thông thường xảy ra và không còn bất kỳ trật tự từ tính nào nữa.

Từ trường cảm ứng

Từ giảo cảm ứng trường chủ yếu xảy ra chủ yếu từ sự sắp xếp miền từ tính trên một ứng dụng trường ứng dụng. Vật liệu Terfenol cho thấy từ giảo hữu ích lớn nhất, đó là hỗn hợp của Tb, Fe và Dy. Vật liệu terfenol được sử dụng cho cảm biến vị trí, cảm biến trường, bộ truyền động cơ học & loa.

Các cảm biến tải (hoặc) bố trí từ giảo chỉ đơn giản hoạt động thông qua thực tế là bất cứ khi nào vật liệu từ giảo gặp biến dạng, từ hóa của vật liệu sẽ thay đổi. Thông thường, các bộ truyền động Terfenol bao gồm một thanh Terfenol được bố trí dưới lực nén để sắp xếp các miền từ tính vuông góc với chiều dài của thanh. Một cuộn dây được sử dụng xung quanh thanh Terfenol, một trường được áp dụng cho thanh để sắp xếp các miền theo chiều dài của nó.

Sự khác biệt giữa đầu dò từ giảo và áp điện

Sự khác biệt giữa đầu dò từ giảo và áp điện bao gồm những điểm sau.

Làm thế nào để chọn một đầu dò từ giảo?

Việc lựa chọn đầu dò từ giảo có thể được thực hiện dựa trên các thông số kỹ thuật dưới đây.

• Đầu dò này phải sử dụng một loại vật liệu từ tính để nó có thể tương tác và có thể lập bản đồ khoảng cách rất chính xác.
• Đầu dò phải cho phép đo không tiếp xúc & không mài mòn.
• Phạm vi của nó phải từ 50 đến 2500 mm.
• Độ phân giải tối đa của nó phải xấp xỉ 2 µm.
• Độ tuyến tính tối đa phải là ±0,01 %.
• Tốc độ dịch chuyển phải nhỏ hơn 10 m/s.
• Đầu ra tương tự là 0 đến 10 V, 4 đến 20 mA.
• 24 VDC ±20 % Điện áp nguồn
• Lớp bảo vệ IP67
• Nhiệt độ hoạt động phải nằm trong khoảng từ -30..+75 °C.

Ưu điểm và nhược điểm

Các ưu điểm của đầu dò từ giảo bao gồm những điều sau đây.

• Những đầu dò này đáng tin cậy, không cần bảo trì, giảm đáng kể khả năng xảy ra lỗi vận hành và thời gian ngừng hoạt động của máy
• Đầu dò từ giảo không có bộ phận tiếp xúc, vì vậy chúng có tuổi thọ cao hơn.
• Chúng chính xác hơn so với đầu dò tiếp xúc cố định.
• Chúng có độ nhạy tốt, kiểm tra tầm xa, độ bền, dễ thực hiện, v.v.

Các nhược điểm của đầu dò từ giảo bao gồm những điều sau đây.

• Đầu dò từ giảo là đắt tiền.
• Bộ chuyển đổi từ giảo có giới hạn về kích thước vật lý, do đó, nó bị hạn chế hoạt động ở tần số xấp xỉ dưới 30 kHz.

Các ứng dụng

Các Ứng dụng của bộ chuyển đổi từ giảo bao gồm những điều sau đây.

• Đầu dò từ giảo được sử dụng để đo vị trí.
• Đầu dò này đóng vai trò then chốt trong việc chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng từ tính.
  Trước đây, thiết bị này đã được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau bao gồm máy đo mô-men xoắn, ống nghe dưới nước, thiết bị quét sonar, máy thu điện thoại, v.v.
• Hiện tại, nó được sử dụng để chế tạo các thiết bị khác nhau như động cơ tuyến tính lực cao, hệ thống kiểm soát tiếng ồn hoặc độ rung chủ động, siêu âm y tế và công nghiệp, bộ định vị cho quang học thích ứng, máy bơm, v.v.
• Những đầu dò này chủ yếu được phát triển để chế tạo dụng cụ phẫu thuật, xử lý hóa chất, xử lý vật liệu & sonar dưới nước.
• Đầu dò từ giảo được sử dụng để đo mô-men xoắn được tạo ra bởi các trục quay trong các bộ phận chuyển động của máy móc.
• Ứng dụng đầu dò này được chia thành hai chế độ; ngụ ý Hiệu ứng Joule & cái còn lại là Hiệu ứng Villari. Khi năng lượng từ trường thành năng lượng cơ học được chuyển đổi thì nó được sử dụng để tạo ra lực trong trường hợp bộ truyền động & có thể được sử dụng để phát hiện từ trường trong trường hợp cảm biến. Nếu năng lượng từ cơ học sang từ trường được thay đổi thì nó được sử dụng để phát hiện chuyển động hoặc lực.

Vì vậy, đây là tổng quan về đầu dò từ giảo. Đầu dò này còn được gọi là đầu dò nam châm. Các đầu dò này có trở kháng đầu vào cơ học cực cao & phù hợp để đo các lực tĩnh và lực động, gia tốc và áp suất lớn. Chúng mạnh về các tính năng kết cấu và khi các bộ chuyển đổi này được sử dụng làm bộ chuyển đổi tích cực, trở kháng đầu ra sẽ thấp. Đây là một câu hỏi cho bạn, những gì là từ giảo Hiện tượng?