Proiectarea Traductorului Magnetostrictiv

1.TRADUCTORUL MAGNETOSTRICTIV

1.1. Principiul de functionare.

Principiul de functionare al traductorului magnetrostrictiv se bazeaza pe fenomenul magnetostrictiv direct.Functionarea traductorului magnetostrictiv este o aplicatie a efectului de magnetostrictiune , care consta din modificarea periodica a dimensiunilor geometrice ale unui corp ferromagnetic plasat in camp magnetic alternative.

Fenomenul de magnetostrictiune este fenomenul propriu materialelor feromagnetice.Din punct de vedere magnetic substanta policristalina se considera ca este compusa dintr-un numar mare de domenii magnetice,foarte mici,avand momentele magnetice distribuite intamplator.In fiecare domeniu , momentele magnetice ale atomilor sunt orientate in aceeasi directie , insa diferit de directiile somenilor vecine.Pe ansamblu corpul ferromagnetic este neutru din punct de vedere magnetic.

In prezenta campului magnetic exterior in corpul ferromagnetic se produce redistribuirea momentelor magnetice ale domeniilor , aceasta avand ca rezultat cresterea starii de magnetizare a corpului.Avand loc o redistribuire a energieiin domenile magnetice , apar modificari dimensionale in material , in speta deformarea acestuia.

Exista o magnetostrictiune limiara , la care modificarea dimensiunilor geometrice se produce in directia aplicarii campului magneticv si magnetostrictiunea volumica , la care simensiunile geometrice ale corpului se modifica in toate directiile.Magnetostrictiunea liniara se produce la campuri slabe , pe portiunea nesaturata a curbei de magnetizare.Magnetostrictiunea volumica se produce in campuri mai puternice si corespunde cu domeniul de saturatie al; curbei de magnetizare.

1.2.Clasificarea traductoarelor.

Traductoarele magnetostrictive metalice , spre deosebire de cele ceramice care au rezistivitatea electrica foarte mare , se confectoineaza sub forma de pachete de tole subtiri si isolate electric.In functie de structura sistemului vibrator acestea sunt:simple si compuse.

1.2.1.Traductoarele simple.

Daca in camp magnetic de intensitate H si frecventa f produs de un solenoid adecvat (figura de mai jos) , se introduce o bara din material feromagnetic de lungime l si se fixeaza la mijloc , se constata producerea unor alungiri periodice ale barei , avand frecventa 2f.

Fig.2

Variatia de lungime ∆l depinde in valoare absoluta si semn de caracteristicile materialului ferromagnetic , de intensitatea campului magnetic si de temperature mediului ambient.Variatia de lungime ∆l poate fi 0 , in functie de tipul materialului ferromagnetic utilizat dar isi pastreaza semnalul atunci cand campul magnetic sis schimba sensul ceea ce explica frecventa 2f a variatilor de lungime ∆l.

1.2.2.Traductorul magnetostrictiv cu premagnetizare.

In practica pentru a face sa creasca amplitudinea vibratiilor relative ∆l/l obtinute se suprapune campului magnetic alternativH un camp magnetic continuu Ho produs cu ajutorul unei surse de tensiune continua ce deplaseaza punctual de functionate in regiunea de panta maxima a caracteristicii magnetostrictive.In acest caz vibratiile lungimii barei vor avea amplitudinea dubla , dat aceeasi frecventa f cu campul magnetic alternative.Uzual pentru a mari amplitudinea vibratiilor de lungime rezultate , se allege o frecventa a campului magnetic alternative agala cu frecventa proprie de rezonanta a barei prevazandu-se in acest scop posibilitatea reglarii intre anumite limite , relative inguste , a frecventei generatorului electronic ultrasonor.

1.2.Concentratorul.

Concntratorul ultrasonic numit si transformator de energie acustica este o bara de sectiune variabila care dirijeaza energia ultrasonora de la traductor la obiectul de transfer si indeplineste urmatoarele functii:

- concentreaza si focalizeaza energia ultrasonora in spatial de lucru eroziv,

- mareste amplitudinea de oscilatie si a asigura un accord de impedanta acustica intre traductor si sarcina din spatial de lucru,

- confera un randament maxim procedeului de prelucrare,

- permite obtinerea diferitelor tipuri de unde acustice , in functie de natura procedeuluitehnologic la care se aplica,

- sustine si fixeaza intregul system acustic in ansamblul instalatiei de prelucrare.

- este o componenta a blocului ultrasonic;sistemul oscilant trebuie sa lucreze in regim de rezonanta , pentru ca amplitudinea vitezei in varful obiectului de transfer sa fie cat mai mare si deci intensitatea acustica sa fie mare.