磁場強(qiáng)度對復(fù)合材料磁致伸縮應(yīng)變的影響
當(dāng)磁場強(qiáng)度H不同時,TPI/石墨復(fù)合材料在平行和垂直于磁場方向下磁致伸縮飽和應(yīng)變值不同。圖1表示復(fù)合材料試樣在磁場作用下平行和垂直于磁場方向的磁致伸縮應(yīng)變飽和值隨H不同的變化趨勢。
在磁場作用下,復(fù)合材料在平行于磁場強(qiáng)度方向以及垂直于磁場方向這兩個方向均發(fā)生了比較明顯的磁致伸縮應(yīng)變,并且隨著磁場強(qiáng)度的增加,復(fù)合材料的磁致伸縮飽和應(yīng)變值逐漸增大。
在0.8T恒定磁場作用下,平行于磁場強(qiáng)度方向的大磁致伸縮應(yīng)變飽和值達(dá)到1.39×10(139ppm),而垂直于磁場方向的大飽和應(yīng)變大約為1.75×10(175ppm);在1.0T恒定磁場作用下,平行于磁場強(qiáng)度方向的大磁致伸縮應(yīng)變飽和值達(dá)到1.71×10(171ppm),而垂直于磁場方向的大飽和應(yīng)變大約為2.34×10(234ppm)。
磁場作用時間對復(fù)合材料磁致伸縮應(yīng)變的影響
在恒定磁場作用下,TPI/石墨復(fù)合材料的磁致應(yīng)變λ會隨著時間的延長而處于持續(xù)增大的狀態(tài)直至后達(dá)到相對的飽和狀態(tài),這表明該復(fù)合材料的λ不僅與H的大小有關(guān),還和磁場作用時間有關(guān)。
隨著磁場作用時間的增大,復(fù)合材料的磁致伸縮應(yīng)變也隨之增加,該復(fù)合材料較之傳統(tǒng)的無機(jī)磁致伸縮材料而言具有一定的磁致滯后現(xiàn)象;同時,還可以看出隨著石墨粒子的含量的增加,復(fù)合材料磁致伸縮應(yīng)變值也隨之增加。
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:磁致伸縮應(yīng)變λ比純 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)變時產(chǎn)生的推力很大,直徑約l0mm的 Tb-Dy-Fe的棒材,磁致伸縮時產(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)時間(由施加磁場到產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變λ所需的時間稱響應(yīng)時間)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間而變化,無疲勞,無過熱失效問題。
導(dǎo)致磁致伸縮位移液位計精度不準(zhǔn)確的因素
a.磁致伸縮液位計的探測桿不可以折彎,以防毀壞波導(dǎo)絲;
b.磁致伸縮液位計盡可能在杜絕裝/卸輸油管口的部位安裝,防止油品流動沖擊或毀壞傳感器,危害測量精度;
c.務(wù)必確保傳感器的浮子與器皿壁互相觸碰,且水泵壓力開關(guān)左右主題活動靈便,安裝外螺紋與器皿聯(lián)接堅固,針對很多程或有拌和的運用場所,傳感器必須重錘式+地錨固定不動,維持?jǐn)z像頭豎直,安裝傾斜度不可以超過5°;
d.通信線路觸碰優(yōu)良,開展接地裝置解決,將雙芯雙絞屏蔽雙絞線的屏蔽掉層和傳感器的地線相接,并收到防爆型穿底盒的接地裝置地腳螺栓上,另外將盒外接線端子排和儲罐的接地址相互連接;
e.不可以測量高粘度液體和泥漿,不適用以有壓、自聚、有腐蝕、有毒和高粘度液體的測量。
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