Использование магнитострикционного эффекта для измерения физических величин

В условиях эксплуатации любой преобразователь взаимодействует со средой, в которой он находится. В зависимости от вида взаимодействия со средой все разнообразие физических и физико-химических процессов, определяющих старение измерительных преобразователей, можно разделить на группы:

- при изготовлении всех элементов прибора их материал подвергается коренным физическим воздействиям (напылению, травлению, плавке, пайке, штамповке, протяжке, волочению, отжигу, окраске и т. д.), приводящим к появлению внутренних напряжений, нарушениям кристаллической структуры, т.е. к тем или иным механизмам запасания энергии в веществе; с течением времени происходит постепенное высвобождение этих внесенных запасов энергии (рассасываются внутренние напряжения, перемещаются дислокации, происходит перекристаллизация, релаксационные процессы в них и т.п.);

- процессы, вызываемые взаимодействием вещества элементов систем управления с окружающей средой (осаждение пыли, влаги, конденсация паров и газов на поверхности материала - адсорбция, проникновение внутрь твердого материала - абсорбция и т.п.);

- процессы, вызываемые колебаниями температуры и другими потоками энергии (растекание, усыхание, возгонка атомов и молекул с поверхности материала, изменение фазового состояния, флуктуационные изменения межмолекулярных и межатомных связей и т.п.).

Так как все эти процессы происходят, в основном, на молекулярном уровне, то поэтому приборы подвержены старению практически одинаково как во включенном состоянии, так и при хранении.

Таким образом, основным фактором, определяющим старение средств измерений, является не «наработка» во включенном состоянии, а календарное время, прошедшее с момента изготовления, т.е. возраст прибора.

Скорость старения измерительных преобразователей определяется перечисленными выше процессами, происходящими на молекулярном уровне, зависит, прежде всего, от используемых материалов и применяемой технологии изготовления. Поэтому скорость старения как электромеханических, так и электронных приборов определяется устоявшейся технологией их производства и не может быть существенно изменена без коренного изменения технологии. Отсюда параметром, в первую очередь определяющим долговременную метрологическую работоспособность измерительных преобразователей и находящимся в распоряжении заводов-изготовителей, является величина запаса нормируемого предела допускаемой погрешности преобразователя по отношению к ее фактическому значению при выпуске из производства.

Дополнительным параметром, влияющим на скорость старения является температура, при которой происходит старение. При изменении температуры от 20 °C до 40 °C скорость старения возрастает в 1,4 ч 1,6 раза. Вследствие этого скорость старения во включенном состоянии может отличаться от скорости старения при хранении лишь тогда, когда рабочее состояние средств измерений отличается существенным повышением его температуры.

В магнитострикционных преобразователях, особенно работающих в тяжёлых условиях эксплуатации, главным фактором, влияющим на динамику изменения полной погрешности в течение эксплуатации является процесс старения материла звукопровода, выполненного из дисперсионно-твердеющих элинварных сплавов. Старение приводит к изменению структурного состояния сплавов, вследствие чего изменяются их механические, магнитные, электрические свойства. Происходит уменьшение электропроводности, скорости звука и коэрцитивной силы. Это свидетельствует о разупрочнении, которое сопровождается рекристаллизацией и коагуляцией, снижением внутренних напряжений и т.д.

Вопросы связанные с динамикой изменения полной погрешности магнитострикционных преобразователей в течение срока эксплуатации, исследованы лишь в первом приближении. Учитывая, что в современных системах управления, определяющим является влияние экономических факторов, качество датчиков и стоимость их жизненного цикла становятся важными как никогда [8].

Заключение

Таким образом, в данной курсовой работе был рассмотрен магнитострикционный эффект.

Приведенный материал позволяет получить сведения о явлениях и процессах, которые наибольшим образом связаны с магнитострикцией. Также он дает представление об основных способах и приемах использования магнитострикционного эффекта. Были представлены сведения о роли магнитострикционного эффекта в жизни человека.

Отметим, что магнитострикционный эффект имеет широкое применение в наше время. Этот эффект используют в различных преобразователях и датчиках.

Магнитостриктерные преобразователи используют в ультразвуковой дефектоскопии в качестве широкополосных датчиков колебаний различных мод, в акустоэлектронике - в качестве фильтров и резонаторов.

Например, магнитострикционный преобразователь ПМС-2,5-18 (потребляемая мощность 2,5 кВт, рабочая частота 18 кГц) предназначен для ультразвуковой очистки и обезжиривания деталей, а также для других технологических процессов с воздействием ультразвука, протекающих в жидких средах.

Широкое применение получили магнитострикционные уровнемеры для измерения уровня бензина на подземных резервуарах автозаправочных станций(АЗС)

Список использованных источников

1 Ландау, Л.Д. Курс общей физики/ Л.Д. Ландау. - М.: Наука, 1965.

2 Яворский, Б.М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов/ Б.М. Яворский. - М.: Наука, 1965.

3 Белов, К.П. Физика металлов и металловедение/ К.П. Белов. - М.: Мир, 1961. - 1023 с.

4 Белов, К.П. Магнитострикционные явления и их технические приложения/ К.П. Белов. - М.: Наука, 1987. - 463 с.

5 Учаев, П.Н. Основы конструирования/ П.Н. Учаев. - М.: Машиностроение, 1999.

6 Краузе, В.И. Конструирование приборов/ В.И. Краузе. - М.: Машиностроение, 1999. - 265 с.

7 Хакимьянов, М.И. Оценка погрешности датчика усилия ДДС-04 при смещении направления и точки приложения нагрузки/ М.И. Хакимьянов. - М.: Приборостроение, 2002. - 167 с.

8 Левшин, Е.С. Электрические измерения физических величин/ Е.С. Левшин. - М.: Измерительные преобразователи, 1983. - 284 с.

Размещено на Allbest.ru