磁致伸缩磁场方向的大饱和应变

磁致伸缩材料的选择
自从发现物质的磁致伸缩效应后，人们就一直想利用这一物理效应来制造有用的功能器件与设备。为此人们研究和发展了一系列磁致伸缩材料，主要有三大类：即：磁致伸缩的金属与合金，如镍（Ni）基合金（Ni， Ni－Co合金， Ni－Co－Cr合金）和铁基合金（如 Fe－Ni合金， Fe－Al合金， Fe－ Co－V合金等）和铁氧体磁致伸缩材料，如 N i－Co和 Ni－Co－Cu铁氧体材料等。这两种称为传统磁致伸缩材料，其λ值（在20—80ppm之间）过小，它们没有得到推广应用，后来人们发现了电致伸缩材料，如（ Pb， Zr，Ti）C03材料，（简称为 P ZT或称压电陶瓷材料），其电致伸缩系数比金属与合金的大约200~400ppm，它很快得到广泛应用；第三大类是近期发展的稀土金属间化合物磁致伸缩材料，例如以（ Tb，Dy）Fe2化合物为基体的合金
Tbo0.3Dy0.7Fe1.95材料（下面简称 T b－Dy— Fe材料）的λ达到1500~2000ppm，比前两类材料的λ大1~2个数量级，因此称为稀土超磁致伸缩材料。
和传统超磁致伸缩材料及压电陶瓷材料（PZT）相比，稀土超磁致伸缩材料是佼佼者，它具有下列优点：磁致伸缩应变λ比纯 N i大50倍，比PZT材料大5—25倍，比纯 N i和 Ni－Co合金高400~800倍；磁致伸缩应变时产生的推力很大，直径约l0mm的 Tb－Dy－Fe的棒材，磁致伸缩时产生约200公斤的推力。能量转换效率（用机电耦合系数 K33表示）高达70%，而 Ni基合金仅有16%，PZT材料仅有40~60%；其弹性模量随磁场而变化，可调控；响应时间（由施加磁场到产生相应的应变λ所需的时间称响应时间）仅百万分之一秒，比人的思维还快；频率特性好，可在低频率（几十至1000赫兹）下工作，工作频带宽；稳定性好，可靠性高，其磁致伸缩性能不随时间而变化，无疲劳，无过热失效问题。

磁场强度对复合材料磁致伸缩应变的影响
当磁场强度H不同时，TPI/石墨复合材料在平行和垂直于磁场方向下磁致伸缩饱和应变值不同。图1表示复合材料试样在磁场作用下平行和垂直于磁场方向的磁致伸缩应变饱和值随H不同的变化趋势。
在磁场作用下，复合材料在平行于磁场强度方向以及垂直于磁场方向这两个方向均发生了比较明显的磁致伸缩应变，并且随着磁场强度的增加，复合材料的磁致伸缩饱和应变值逐渐增大。
在0.8T恒定磁场作用下，平行于磁场强度方向的大磁致伸缩应变饱和值达到1.39×10（139ppm），而垂直于磁场方向的大饱和应变大约为1.75×10（175ppm）；在1.0T恒定磁场作用下，平行于磁场强度方向的大磁致伸缩应变饱和值达到1.71×10（171ppm），而垂直于磁场方向的大饱和应变大约为2.34×10（234ppm）。
磁场作用时间对复合材料磁致伸缩应变的影响
在恒定磁场作用下，TPI/石墨复合材料的磁致应变λ会随着时间的延长而处于持续增大的状态直至后达到相对的饱和状态，这表明该复合材料的λ不仅与H的大小有关，还和磁场作用时间有关。
随着磁场作用时间的增大，复合材料的磁致伸缩应变也随之增加，该复合材料较之传统的无机磁致伸缩材料而言具有一定的磁致滞后现象；同时，还可以看出随着石墨粒子的含量的增加，复合材料磁致伸缩应变值也随之增加。

    磁致伸缩传感器是经过内部非触摸式的测控技能精确地检测活动磁环的对方位来测量被检测产品的实践位移值的；该传感器的高精度和高可靠性已被广泛应用于成千上万的实践案例中。那么磁致伸缩传感器的分类有哪些呢？

    1、依照被测物体特点来分类，能够分为磁致伸缩传感器和磁致伸缩液位传感器：
    磁致伸缩传感器，检测直线位移量，一般用于液压缸活塞杆的行程检测，也有用于注塑机械的缩合模行程检测，以及其他机械设备的位移检测。
    磁致伸缩液位传感器，是将磁致伸缩位移传感器的磁环内置在浮球中，经过浮球在液体中的浮力，随着液体液位凹凸上下浮动，检测出液位高度，适用的液体能够是水、油、混合物等粘稠度不高的液体，对于类似沥青等粘稠度高的不适合采用浮球式传感器检测。

    2、磁致伸缩传感器依照装置方式分类，能够分为液压缸内置式的和液压缸外置滑块式，而液压缸内置式，又分为电子舱外露式、内置式（电子舱极小）以及电子舱分离式。依据现场装置环境和设备需求来挑选。

    3、依照输出信号形式分类，能够分为模拟输出、，脉冲、PWM、SSI输出、Modbus数字输出、CANbus总线输出、DeviceNet总线输出、Profibus-DP总线输出等。

    4、依照测量杆的原料可分为柔性外管位移传感器和常规硬杆位移传感器。
    柔性外管位移传感器一般用于5米以上的长行程油缸、5米以上的液位高度检测以及需求弯曲包装节约运输成本状况。

    5、依照认证等级分类：有普通经济型、有ATEX隔爆、本安等。