磁致伸縮材料的選擇
自從發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的磁致伸縮效應(yīng)后,人們就一直想利用這一物理效應(yīng)來制造有用的功能器件與設(shè)備。為此人們研究和發(fā)展了一系列磁致伸縮材料,主要有三大類:即:磁致伸縮的金屬與合金,如鎳(Ni)基合金(Ni, Ni-Co合金, Ni-Co-Cr合金)和鐵基合金(如 Fe-Ni合金, Fe-Al合金, Fe- Co-V合金等)和鐵氧體磁致伸縮材料,如 N i-Co和 Ni-Co-Cu鐵氧體材料等。這兩種稱為傳統(tǒng)磁致伸縮材料,其λ值(在20—80ppm之間)過小,它們沒有得到推廣應(yīng)用,后來人們發(fā)現(xiàn)了電致伸縮材料,如( Pb, Zr,Ti)C03材料,(簡稱為 P ZT或稱壓電陶瓷材料),其電致伸縮系數(shù)比金屬與合金的大約200~400ppm,它很快得到廣泛應(yīng)用;第三大類是近期發(fā)展的稀土金屬間化合物磁致伸縮材料,例如以( Tb,Dy)Fe2化合物為基體的合金
Tbo0.3Dy0.7Fe1.95材料(下面簡稱 T b-Dy— Fe材料)的λ達(dá)到1500~2000ppm,比前兩類材料的λ大1~2個(gè)數(shù)量級,因此稱為稀土超磁致伸縮材料。
和傳統(tǒng)超磁致伸縮材料及壓電陶瓷材料(PZT)相比,稀土超磁致伸縮材料是佼佼者,它具有下列優(yōu)點(diǎn):磁致伸縮應(yīng)變?chǔ)吮燃?N i大50倍,比PZT材料大5—25倍,比純 N i和 Ni-Co合金高400~800倍;磁致伸縮應(yīng)變時(shí)產(chǎn)生的推力很大,直徑約l0mm的 Tb-Dy-Fe的棒材,磁致伸縮時(shí)產(chǎn)生約200公斤的推力。能量轉(zhuǎn)換效率(用機(jī)電耦合系數(shù) K33表示)高達(dá)70%,而 Ni基合金僅有16%,PZT材料僅有40~60%;其彈性模量隨磁場而變化,可調(diào)控;響應(yīng)時(shí)間(由施加磁場到產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變?chǔ)怂璧臅r(shí)間稱響應(yīng)時(shí)間)僅百萬分之一秒,比人的思維還快;頻率特性好,可在低頻率(幾十至1000赫茲)下工作,工作頻帶寬;穩(wěn)定性好,可靠性高,其磁致伸縮性能不隨時(shí)間而變化,無疲勞,無過熱失效問題。
磁致伸縮位移傳感器主要特點(diǎn)
1、位移行程自由可選,常規(guī)產(chǎn)品50mm~8000mm,特殊非標(biāo)產(chǎn)品可接受定制。
2、寬泛的供電電壓選擇:10~30Vdc;
3、分辨率可選擇:0.005mm、0.01mm、0.02mm、0.05mm、0.1mm;
4、安裝方式可根據(jù)用戶要求定制內(nèi)置式或外置式(其他);
5、環(huán)境使用溫度-45℃~+90℃;
6、多種出線方式可供選擇,直出線纜、總線式M12×5針公頭、M12×5孔母頭、M12×4針電源公頭;
7、磁環(huán)數(shù)量可選擇1~3個(gè);
8、材質(zhì):電子倉選用高強(qiáng)度鋁合金型材,測桿采用304不銹鋼,抗壓耐腐蝕;
9、磁致伸縮液位傳感器耐壓可達(dá)35MPa,高耐壓峰值達(dá)到68MPa;
磁致伸縮傳感器接線方法
電壓和電流輸出的負(fù)載是不一樣的,電壓的負(fù)載時(shí)要求電阻越大越好,一般不要小于1,000Ω,太小時(shí)就相當(dāng)于短路了,會(huì)損壞產(chǎn)品;電流的負(fù)載是要求電阻越小越好,一般不要大于1,000Ω,太大時(shí)就相當(dāng)于開路了,沒有電流流通。所以電流輸出的負(fù)載和電壓輸出的負(fù)載***是不一樣的而且一定要注意:電壓輸出時(shí),負(fù)載不能短路,否則會(huì)使負(fù)荷太大,燒毀電路;而電流輸出時(shí),負(fù)載不能開路,否則會(huì)使負(fù)載增加而燒毀電路。這兩點(diǎn)一定要清楚。至于電壓輸出和電流輸出,到了機(jī)器上終的用途還是一樣的,電壓輸出直接用電壓信號,電流信號流過電阻,在電阻上有電壓,也是取用電壓信號。
安裝接線:磁致尺對電壓的波動(dòng)可以接受,可以使用12V~36V的電源,當(dāng)然穩(wěn)定的供電電源還是對產(chǎn)品的精度更有好處,但對靜電還是要采取一些措施。除線路板內(nèi)部采取了很多措施外,傳輸線有屏蔽線(雙重屏蔽:編織網(wǎng)和錫包層,可以抗高、低頻干擾),還有接地端子,必須保證可靠接地(抗靜電干擾)。上述幾項(xiàng)措施缺一不可。
一般情況下,客戶的產(chǎn)品替換下來,可能了解原來的產(chǎn)品是電流型還是電壓型,但訂了貨卻不知道如何安裝。如:原來的電壓型是五線甚至七線的,而我們的四線的(電源+、-、信號線、地線)一般棕色或紅色是直流電源正極,藍(lán)色或黑色是負(fù)極,可以用萬用表的電壓檔位測可能的正、負(fù)極之間的電壓值,如果沒有把握,就可以在可能的正、負(fù)極之間接一個(gè)1000Ω的電阻,再測量電阻之間的電壓值,確認(rèn)正負(fù)極性后,用正極分別去短路剩下的幾根線,同時(shí)看電腦顯示是否出現(xiàn)穩(wěn)定的大值,如果是,再用負(fù)極去短路剛才驗(yàn)證的那根線,同時(shí)看電腦顯示是否出現(xiàn)穩(wěn)定的小值,如果是,就是信號線了。這就確定了+、-、和信號線了。如果信號線非常難以確定,上述方法行不通,可能就是該傳感器的電源與電腦的電源沒有共地,沒有共地,就沒有一個(gè)基準(zhǔn)值,該傳感器的電源相對電腦電源就是浮動(dòng)電壓值。因此,必須將該傳感器的電源負(fù)極與電腦的電源負(fù)極短接。上述問題自然解決。這很容易出現(xiàn)在維修設(shè)備的過程中。其它的幾根線不要管,用電工膠綁起即可。
如果是電流型輸出的傳感器,就不能這樣實(shí)驗(yàn)了。因?yàn)?,電流型輸出?fù)載不能開路,否則,容易過載損壞傳感器。對于,三線制輸出的傳感器,應(yīng)該先在傳感器信號線與負(fù)極之間先接一個(gè)電阻1000Ω短路,以免誤操作時(shí)過載。在預(yù)先弄清楚正負(fù)極的情況下,接好傳感器的正負(fù)極接線,再將信號線分別與其余幾根線短路,看有無穩(wěn)定的顯示。如有,可確定信號線的接線。然后在停電的情況下,取下原來短接的那個(gè)電阻,再接好線,然后才能送電。注意信號線一定不能開路。
對于傳輸距離較長,但是電腦有需要電壓輸出信號,可以選用電流輸出信號進(jìn)行傳輸,到了電腦邊再將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號,方法很簡單,只需要在輸出與電源負(fù)極之間接入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的高品質(zhì)電阻就可以。
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