bu elektromekanik dönüştürücü elektrik sinyalini ses dalgalarına veya ses dalgasını elektrik sinyaline dönüştürmek için kullanılan bir cihazdır. Bu dönüştürücüler daha çok yönlüdür ve manyetostriktif ve piezoelektrik cihazlar içerir. Şu anda güç ultrasonik uygulamaları için, manyetostriktif ve piezoelektrik kullanılan iki temel dönüştürücü tasarımı vardır. A piezoelektrik dönüştürücü Enerjiyi elektrikten mekanik enerjiye dönüştürmek için bir piezoelektrik malzemenin özelliğini kullanır. Bir manyetostriktif dönüştürücü, bir manyetik alan içinde enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürmek için manyetostriktif bir malzemenin özelliğini kullanır. Burada manyetik alan, manyetostriktif malzemenin etrafını saran bir tel bobin aracılığıyla sağlanır. Bu nedenle, bu makale bir genel bakışı tartışıyor manyetostriktif dönüştürücü – çalışma ve uygulamaları.

Manyetostriktif Dönüştürücü nedir?

Enerjiyi mekanik enerjiden manyetik enerjiye dönüştürmek için kullanılan bir cihaz, manyetostriktif dönüştürücü olarak bilinir. bu manyetostriktif dönüştürücü çalışma prensibi uygulanan bir salınımlı manyetik alanın sıkıştıracağı bir tür manyetik malzeme kullanır atomlar malzeme uzunluğu içinde periyodik bir değişiklik yaratır ve yüksek frekanslı mekanik bir titreşim üretir. Bu tür transdüserler esas olarak düşük frekans aralıklarında kullanılır ve bunlar ultrasonik işleme ve ultrasonik temizleyici uygulamalarında çok yaygındır.

Manyetostriktif Dönüştürücü

Manyetostriktif Dönüştürücü Şematik Diyagramı

Bir manyetostriktif dönüştürücünün çalışması, aşağıdaki şematik diyagram kullanılarak açıklanabilir. Bu diyagram sıfırdan tam manyetizasyona kadar üretilen gerinim miktarını açıklar. Bu, manyetik indüksiyon ve manyetostriktif çekirdek suşu üzerindeki etkilerine göre ayarlanan ayrık mekanik ve manyetik niteliklere bölünmüştür.

Manyetostriktif Dönüştürücü Şeması

İlk durumda, şekil c, malzemeye manyetik alan uygulanmadığında, üretilen manyetik indüksiyon ile uzunluktaki değişimin de sıfır olduğunu gösterir. Manyetik alan miktarı (H), doyma sınırlarına (±Hsat) yükseltilir. Bu, eksenel gerilimi 'esat' a yükseltir. Ayrıca mıknatıslanma değeri Şekil-e'de gösterilen +Bsat değerine yükseltilecek veya şekilde gösterilen –Bsat değerine düşürülecektir.

'Hs' değeri maksimum noktasında olduğunda, manyetik indüksiyon ve en yüksek gerinim doygunluğu elde edilebilir. Yani bu noktada alan değerini artırmaya çalışırsak bu, cihazın mıknatıslanma değerini veya alanını değiştirmeyecektir. Dolayısıyla, alan değeri doygunluğa çarptığında, gerinim ve manyetik indüksiyon değerleri artacak ve merkezi şeklin dışına doğru hareket edecektir.

İkinci durumda, 'Hs' değeri sabit tutulduğunda ve manyetostriktif malzeme üzerindeki kuvvet miktarını yükseltirsek, malzeme içindeki basınç basıncı aksiyel gerinim ve eksenel manyetizasyon değerlerinde bir azalma ile ters yönde artacaktır. . Şekil-c'de, boş mıknatıslanma nedeniyle mevcut akı çizgileri yoktur, oysa Şekil'de. b & şekil. d, manyetostriktif sürücüdeki manyetik alan hizalamasına bağlı olarak çok daha düşük büyüklükte manyetik akı çizgilerine sahiptir. Şekil-a'da akış çizgileri var ama akışları ters yönde olacak.

Figür. f, uygulanan 'Hs' alanına ve manyetik alan düzenlemesine dayalı akış çizgilerini gösterir. Burada üretilen akı çizgileri Hall Etkisi prensibi ile ölçülür. Dolayısıyla bu değer, kuvvet veya giriş gerilimi ile orantılı olacaktır.

Manyetostriktif Dönüştürücü Türleri

İki tip manyetostriktif dönüştürücü vardır; kendiliğinden manyetostriksiyon ve alan kaynaklı manyetostriksiyon.

Kendiliğinden Manyetostriksiyon

Curie sıcaklığı altında atomik momentlerin manyetik sıralamasından kendiliğinden manyetostriksiyon meydana gelir. Bu tip manyetostriksiyon, invar adı verilen NiFe bazlı alaşımda kullanılır ve curie sıcaklığına kadar sıfır termal artış gösterir.

Malzemenin doygunluk manyetizasyonu, atomik manyetik momentlerin düzenlenme miktarındaki azalma nedeniyle Curie sıcaklığına ısıtıldığında azalır. Bu düzenleme ve doygunluk manyetizasyonu azaldığında, kendiliğinden manyetostriksiyon ve malzeme büzülmesi yoluyla hacmin genişlemesi de azalır.

İnvar durumunda, kendiliğinden oluşan manyetostriksiyon kaybından kaynaklanan bu daralma, olağan termal titreşim yöntemlerinin neden olduğu genleşmeye eşdeğerdir ve bu nedenle malzeme, boyutlar dahilinde herhangi bir değişiklik olmadığını gösterecektir. Ancak Curie sıcaklığının üzerinde, normalde termal genleşme meydana gelir ve artık herhangi bir manyetik sıralama yoktur.

Alan Kaynaklı Manyetostriksiyon

Alan kaynaklı manyetostriksiyon, esas olarak uygulanan bir alan uygulamasındaki manyetik alan düzenlemesinden oluşur. Terfenol malzemesi, Tb, Fe ve Dy'nin karışımı olan en büyük yararlı manyetostriksiyonu gösterir. Konum sensörleri, alan sensörleri, mekanik aktüatörler ve hoparlörler için terfenol malzeme kullanılmaktadır.

Manyetostriktif düzenleme (veya) yük sensörleri, basitçe, manyetostriktif bir malzeme bir gerilim yaşadığında, malzemenin manyetizasyonunun değişeceği gerçeğiyle çalışır. Genellikle Terfenol aktüatörleri, manyetik alanları çubuk uzunluğuna dik olarak düzenlemek için sıkıştırma altında düzenlenen bir Terfenol çubuğu içerir. Terfenol çubuğunun etrafında bir bobin kullanılır, alanları uzunluğu boyunca hizalamak için çubuğa bir alan uygulanır.

Manyetostriktif ve Piezoelektrik Dönüştürücü arasındaki fark

Bir manyetostriktif ve piezoelektrik dönüştürücü arasındaki fark aşağıdakileri içerir.

Manyetostriktif Dönüştürücü “motor statoru nedir ”	Piezoelektrik Dönüştürücü
Bir manyetostriksiyon dönüştürücü, enerjiyi mekanik enerjiden manyetik enerjiye ve tersi yönde dönüştürmek için kullanılan bir cihazdır.	Piezoelektrik sensör, hızlanma, basınç, sıcaklık, kuvvet veya gerinim içindeki değişiklikleri elektrik yüküne dönüştürerek ölçmek için kullanılan bir cihazdır.
Manyetostriktif dönüştürücü, çok sayıda nikel plaka veya laminasyon içerir.	Piezoelektrik dönüştürücü, normalde PZT (Kurşun Zirkonat Titanat) olan tek veya çift kalınlıkta piezoelektrik seramik malzeme diski içerir.
Bunun konsepti, mıknatıslanma üzerine bir manyetik malzemenin boyutunu veya şeklini değiştirmektir.	Bunun konsepti, mekanik basınç uygulayarak elektrik yükünün birikmesidir.
Bu dönüştürücü, dünyanın manyetik alan etkisi nedeniyle piezoelektrik dönüştürücü ile karşılaştırıldığında daha az hassastır.	Bu dönüştürücü daha hassastır.
Bu dönüştürücü, manyetostriktif malzeme özelliğini kullanır.	Bu dönüştürücü, piezoelektrik malzeme özelliğini kullanır.
Kontur deseni eliptiktir.	Kontur deseni doğrusaldır.
Frekans aralığı 20 ila 40kHz'dir.	Frekans aralığı 29 ila 50 kHz'dir.
Aktif uç alanı 2,3 mm ila 3,5 mm'dir.	Aktif uç alanı, frekansa bağlı olarak 4,3 mm'dir.

Manyetostriktif Dönüştürücü Nasıl Seçilir?

Bir manyetostriktif dönüştürücünün seçimi, aşağıdaki özelliklere göre yapılabilir.

Bu dönüştürücü, etkileşim kurabilmesi ve mesafeleri tam olarak haritalayabilmesi için bir tür manyetik malzeme kullanmalıdır.
Dönüştürücü, temassız ve aşınmasız ölçümlere izin vermelidir.
Menzili 50 ila 2500 mm arasında olmalıdır.
Maksimum çözünürlüğü yaklaşık 2 µm olmalıdır.
Maksimum doğrusallık ± %0,01 olmalıdır.
Yer değiştirme hızı 10 m/s'den az olmalıdır.
Analog çıkış 0 - 10 V, 4 - 20 mA'dır.
24 VDC ±20 % Gerilim beslemesi
IP67 Koruma sınıfı
Çalışma sıcaklığı -30..+75 °C aralığında olmalıdır.

Avantajlar ve dezavantajlar

bu manyetostriktif dönüştürücünün avantajları aşağıdakileri dahil edin.

Bu transdüserler güvenilirdir, bakım gerektirmez, çalışma hataları ve makine duruş sürelerini önemli ölçüde azaltır
Manyetostriktif dönüştürücülerin temas parçaları yoktur, bu nedenle daha uzun ömürlüdürler.
Bunlar, sabit kontak transdüserlerine kıyasla daha doğrudur.
İyi hassasiyete, uzun menzilli denetime, dayanıklılığa, kolay uygulamaya vb. sahiptir.

bu manyetostriktif dönüştürücünün dezavantajları aşağıdakileri dahil edin.

Manyetostriktif dönüştürücüler pahalıdır.
Manyetostriktif dönüştürücünün fiziksel boyut sınırlamaları vardır, bu nedenle yaklaşık olarak 30 kHz'in altındaki frekanslarda çalışmak üzere sınırlandırılmıştır.

Uygulamalar

bu manyetostriktif dönüştürücü uygulamaları aşağıdakileri dahil edin.

Konum ölçümü için manyetostriktif dönüştürücü kullanılır.
Bu dönüştürücü, mekanik enerjinin manyetik enerjiye dönüştürülmesinde kilit bir rol oynar.
Daha önce bu cihaz, tork ölçerler, hidrofonlar, sonar tarama cihazları, telefon alıcıları vb. gibi farklı uygulamalarda kullanılıyordu.
Şu anda, yüksek güçlü lineer motorlar, gürültü kontrol sistemleri veya aktif titreşim, tıbbi ve endüstriyel ultrasonik, uyarlanabilir optikler için konumlayıcılar, pompalar vb. gibi farklı cihazların yapımında kullanılmaktadır.
Bu dönüştürücüler esas olarak cerrahi aletler, kimyasal işleme, malzeme işleme ve su altı sonarı yapmak için geliştirilmiştir.
Manyetostriktif transdüserler, makinelerin hareketli parçalarındaki döner miller tarafından geliştirilen torku ölçmek için kullanılır.
Bu dönüştürücü uygulaması iki moda ayrılmıştır; Joule Etkisini ima eden ve diğeri Villari Etkisidir. Enerji manyetikten mekanik enerjiye dönüştürüldüğünde, aktüatörler durumunda kuvvet üretmek için kullanılır ve sensörler durumunda bir manyetik alanı algılamak için kullanılabilir. Mekanik enerjiden manyetik enerji değişirse, hareket veya kuvveti algılamak için kullanılır.

Bu nedenle, bu manyetostriktif dönüştürücüye genel bir bakıştır. Bu dönüştürücü aynı zamanda manyeto-elastik dönüştürücü olarak da adlandırılır. Bu transdüserler son derece yüksek mekanik giriş empedansına sahiptir ve büyük statik ve dinamik kuvvetlerin, ivme ve basıncın ölçümü için uygundur. Yapısal özellikleri güçlüdür ve bu transdüserler aktif transdüser olarak kullanıldığında çıkış empedansı düşük olacaktır. İşte size bir soru, nedir Manyetostriksiyon Fenomen mi?