长线磁致伸缩位移传感器的磁极化强度模型
长线磁致伸缩位移传感器是一种式位移传感器 ,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
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 ,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。
关键词：传感器
福州到广州越秀区专线物流公司[省心派送]_福州到越秀区专线货运
黄冈到南通崇川区物流公司,黄冈到崇川区物流专线货运直达
青岛到隆安县专线物流货运_青岛到南宁隆安县物流专线运输公司
重庆到霍尔果斯专线物流公司_重庆到霍尔果斯物流公司零担专线
广州增城区到正定专线物流运输_广州增城区到石家庄正定物流专线公司
长线磁致伸缩位移传感器的磁极化强度模型
丹阳到庐江货运专线_丹阳到合肥庐江的物流专线直达运输
合肥瑶海区到郑州中原区货运专线_优质合肥瑶海区到中原区物流专线公司
宁海到开平物流公司,宁海至开平货运,宁海到开平物流专线
如何解决高低温试验箱出现加热管和加湿管干烧
上海到哈尔滨呼兰区专线物流公司【零担】_上海到呼兰区物流专线货运
净化车间有哪些标准？
东莞厚街镇到宁国物流专线_东莞厚街镇至宁国物流公司_东莞厚街镇到宁国货运
佛山龙江镇到隆昌货运专线运输_佛山龙江镇到隆昌物流公司直达
贴标机常见故障处理方法
重庆到蒙阴专线物流公司_重庆到临沂蒙阴物流专线货运直达
无锡梁溪区到莱州物流专线运输_优质无锡梁溪区到莱州物流公司
上海到长阳县物流专线公司,上海到宜昌长阳县物流公司货运专线
深圳到沽源货运专线_专业深圳到张家口沽源专线物流公司
深圳到厦门思明区物流专线_深圳到思明区物流公司直达专线
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
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 ,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。
关键词：传感器
福州到广州越秀区专线物流公司[省心派送]_福州到越秀区专线货运
黄冈到南通崇川区物流公司,黄冈到崇川区物流专线货运直达
青岛到隆安县专线物流货运_青岛到南宁隆安县物流专线运输公司
重庆到霍尔果斯专线物流公司_重庆到霍尔果斯物流公司零担专线
广州增城区到正定专线物流运输_广州增城区到石家庄正定物流专线公司
长线磁致伸缩位移传感器的磁极化强度模型
丹阳到庐江货运专线_丹阳到合肥庐江的物流专线直达运输
合肥瑶海区到郑州中原区货运专线_优质合肥瑶海区到中原区物流专线公司
宁海到开平物流公司,宁海至开平货运,宁海到开平物流专线
如何解决高低温试验箱出现加热管和加湿管干烧
上海到哈尔滨呼兰区专线物流公司【零担】_上海到呼兰区物流专线货运
净化车间有哪些标准？
东莞厚街镇到宁国物流专线_东莞厚街镇至宁国物流公司_东莞厚街镇到宁国货运
佛山龙江镇到隆昌货运专线运输_佛山龙江镇到隆昌物流公司直达
贴标机常见故障处理方法
重庆到蒙阴专线物流公司_重庆到临沂蒙阴物流专线货运直达
无锡梁溪区到莱州物流专线运输_优质无锡梁溪区到莱州物流公司
上海到长阳县物流专线公司,上海到宜昌长阳县物流公司货运专线
深圳到沽源货运专线_专业深圳到张家口沽源专线物流公司
深圳到厦门思明区物流专线_深圳到思明区物流公司直达专线