服务热线0535-6936196

长线磁致伸缩位移传感器的磁极化强度模型

来源:拿度科技 浏览量: 时间:2021-11-29 14:11

  

       长线磁致伸缩位移传感器是一种绝对式位移传感器 ,主要用于距离测量 ,如液位测量、水位监测等领域 , 尤 其 是 易 燃易爆、易挥发、有腐蚀的环境中 。
       在该种传感器中 ,弹性波信号品质的优劣直接决定着传感器的检测精度 ,而弹性波产生机理的研究对于获得品质良好的信号具有积极的意义 。磁致伸缩传感器中的能量转换进行了初步的讨论 ,建立了磁致线截面上扭转变形的一般模型 ,但没有能够给出磁致线轴向连续介质上的激励源特性。本文构建了弹性波激励源的磁极化强度模型 ,讨论了激励磁场在磁致伸缩线体内产生的应力分布特性 ,以及应力分布与弹性波的关系。
1、基本原理
       长线磁致伸缩位移传感器基本工作原理是当给磁致伸缩线加以脉冲电流 Ip 时 ,线体内外便会产生周向磁场 Фi ,并与永久磁铁引发的轴向磁场合成一个瞬间扭转磁场 。由于磁致伸缩效应 ,导致合成磁场处的磁致伸缩线发生瞬间形变 ,进而产生一定形式的弹性波 , 并沿轴向以一定的速度 v向线的两端传播。当弹性波到达检测线圈时 ,由于逆磁致伸缩效应 ,检测线圈处的磁畴发生改变 ,进而引起检测线圈轴向的磁感应强度发生变化 , 线圈两端便产生了随时间变化的感应电动势 。
2、磁极化强度模型
       磁极化强度矢量是用来描述磁介质的磁化状态的物理量。磁致伸缩线体内各磁畴端面的应力大小。线体内的各截面磁场大小不同 , 则应力分布不同 ,表征了不同截面上的应力分布 ,即线体在轴向上受到的应力分布情况。
3、有限元仿真及实验分析
磁致伸缩位移传感器
       本文通过建立二维有限元简化模型 ,进行 AN2SYS仿真模拟 ,获得实验手段难以测定的磁致伸缩线材内部的磁场特性  ,包括永久磁铁作用下线材内部的耦合磁场和脉冲电流作用下线材内部磁场的数值解。
       设定单元类型为 plane53, 进行三角形网格划分 ,永久磁铁磁场边界呈贝赛尔曲线。磁致伸缩线材直径为 1 mm ,材料的磁滞回线特性曲线如图 2所示 ,矫顽力为 303 A /m。通过 ANS YS磁场仿真 ,求解得到永久磁铁的磁场 Ф 在传感器磁致伸缩线体轴线位置上磁场的分布如图 3所示 ,图中 x为磁致伸缩线体轴线上的不同的位置 ,并以对应永久磁铁中心位置为 x的坐标原点位置。
       设定激励脉冲电流 Ip 的峰值电流为 1 A ,材料参数同上 ,通过仿真模拟 ,可得脉冲电流产生的周向磁场。
       显然 ,磁极化强度模型对仿真结果数据计算得到的 5tm ax /5x数据结果能够较好地反映弹性波的分布特性。当然 ,检测线圈处磁致伸缩线体内磁场的初始分布等其它因素也会对所采集的弹性波信号产生影响 ,应在进一步的研究中予以考虑。
4、结论
       本文以电磁学和铁磁学相关理论为基础 ,构建了产生弹性波的磁极化强度模型 ,讨论了长线磁致伸缩位移传感器中激励磁场及线体内应力的分布特性 ,结合 ANS YS 仿真结果和实验检测数据 ,得出如下结论 :
(1) 磁致伸缩线体所受激励磁场在永久磁铁附
近发生的急剧变化 ,它是产生弹性波的主要因素 ;
(2) 磁致伸缩线体中产生的弹性波波形分布特征与剪应力变化率 5tm ax /5x的分布特性有着一定的相关性。


上一篇:基于磁致伸缩传感器的辊压机压下位移监测及误差补偿 辊压机压下机构主要由液压缸推动实现压下力和压下量的控制。辊压机压下机构位移量实时在线监控是实现辊压机数控化的重要基


下一篇:磁致伸缩液位仪的使用优点和工作原理

关闭
磁致伸缩位移传感器店铺二维码磁致伸缩液位传感器店铺二维码
磁致伸缩位移传感器logo图片
山东省烟台经济技术开发区珠江路32号3号楼
Copyright © 2019 NADO | All right reserved. 鲁ICP备16037561号
网站地图 

扫码关注拿度微信