Принцип работы МПП основан на возбуждении и считывании акустических сигналов в среде магнитострикционного звукопровода [1, 2].
Известно, что на этот процесс в наибольшей степени оказывают влияние внешние дестабилизирующие факторы среды, такие как температура [2]. В связи с этим возникает необходимость учета этих факторов при проведении математического моделирования МПП на УЗВ кручения.
Создание в среде ферромагнетика продольных материала [3].
Установлено, что изменение магнитной восприимчивости происходит по закону [2]:
, (1)
где: — начальная магнитная восприимчивость материала,
— коэффициент энергетических потерь на гистерезис,
— коэффициент продольного напряжения.
Изменение магнитной восприимчивости в соответствии с выражениями [2]:
, (2)
. (3)
Графики зависимостей (2), (3) для сплава Ю14 приведены на рисунке 1.
Как видно на рисунке 1, с ростом растягивающих напряжений увеличивается.
Другим фактором, заметно влияющим на параметры магнитострикционного звукопровода МПП, является температура , определяемый в соответствии с выражением [2]:
, (4)
где: — текущее значение температуры,
— температура фазового перехода второго рода (точка Кюри),
— показатель влияния температуры на параметр материала.
Исследования показывают, что повышение температуры по зависимости [2]:
, (5)
а магнитная проницаемость материала магнитострикционного звукопровода МПП изменяется в соответствии с выражением [2]:
. (6)
а) б)
Рис. 1. Влияние растягивающего усилия (б) сплава Ю14
Результаты моделирования (5) и (6) для различных магнитострикционных материалов звукопровода МПП приведены на рисунке 2.
Еще одним фактором, влияющим на коэффициент магнитострикции продольного поля в соответствии с известным выражением [2]
, (7)
где: — коэффициент коэрцитивности,
— коэффициент напряженности магнитного поля,
— коэрцитивная сила ферромагнетика.
Для учета совместного влияния рассмотренных дестабилизирующих факторов, воспользовавшись выражениями (2) — (7), окончательно запишем:
; (8)
. (9)
а) б)
Рисунок 2. Зависимости коэффициента магнитострикции
Модели выражений (8), (9) для сплава Ю14 приведены на рисунке 3.
Как было показано в ряде работ [2, 3], влияние отмеченных внешних дестабилизирующих факторов среды на электрические параметры магнитострикционного звукопровода МПП, является незначительным и при моделировании им можно пренебречь.
В результате, под действием геликоидального магнитного поля в среде магнитострикционного звукопровода МПП формируются УЗВ кручения, распространяемые в обе стороны от места прямого магнитострикционного преобразования.
а) б)
Рисунок 3. Совместное влияние температуры (б)
Таким образом, проведенное моделирование показывает, что изменение температуры в рабочем диапазоне и тем самым расширить температурный диапазон данного вида преобразователей перемещений.
Список литературы:
1.Демин С.Б. Магнитострикционные системы для автоматизации технологического оборудования: Монография. Пенза: ИИЦ ПГУ, 2002. — 182 с.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
2.Карпухин Э.В. Моделирование магнитных полей магнитострикционных преобразователей перемещений / Э.В. Карпухин, С.Б. Демин, А.А. Воронцов, Н.А. Ермолаев // Наука и образование — 2011: Сб. статей международной НТК. Мурманск: МГТУ, 2011. — C. 85—91.
3.Надеев А.И. Математическая модель прохождения магнитострикционного импульса по цилиндрическому звукопроводу/А.И. Надеев, А.И. Мащенко, И.П. Мащенко// Сборник научных трудов АГТУ. Серия «Морская техника и технология». Астрахань: АГТУ, 2000. — C. 150—155.