MATERIALE MAGNETOSTRICTIVE

Generalități

Materialele magnetostrictive sunt utilizate pe scara larga în diverse domenii tehnologice.

Aceste materiale pot fi utilizate ca senzori magnetomecanici, tranductori, linii de întârzâiere,

memorii magnetice,benzi de înregistrare etc. Istoria materialelor magnetostrictive este relativ

veche si este paralela cu istoria materialelor magnetice deoarece majoritatea materialelor

magnetice sunt si magnetostrictive (îsi modifica dimensiunile sub actiunea unui câmp magnetic

exterior). În anul 1842 Joule descopera pentru prima data fenomenul de magnetostrictiune la

nichel, iar în anul 1865 Villari descopera efectul magnetostrictiv invers.

Fenomenul magnetostrictiv poate fi explicat prin următorul fenomen: o bara din material

feromagnetic isi modifica dimensiunile sub actiunea unui camp magnetic extern. Efectul

magnetostrictiv este un efect par deoarece semnul deformatiei nu se schimba la variatia sensului

campului magnetic. Intr-un material ferromagnetic, magnetostrictiunea se manifesta in interiorul

fiecarui domeniu magnetic datorita deformarii spontane a retelei cristaline in directia vectorului

magnetizarii spontane, dar din cauza orientarii haotice a domeniilor deformarea medie este nula.

In momentul aplicari unui camp magnetic, prin orientarea domeniilor pe directia campului apare

o deformare neta a probei.

Proprietatile dinamice ale materialelor magnetostrictive se obtin din conditia ca forta de

magnetostrictiume Fm , forta elestica interna Fi si forta inertiala externa a mediului F sa se

echilibreze.

Materialele magnetostrictive se impart in doua categorii:

- Materiale magnetostrictive metalice

- Materiale magnetostrictive ceramice.

Dintre materialele metalice cel mai des utilizate sunt: nichelul, aliajele de nichel si

aluminiu, de fier si aluminiu, de fier si nichel si aliaje de fier si cobalt. Acestea sunt fabricate sub

forma unor benzi laminate la rece, precum si sub forma de tuburi. Ceramicile magnetostrictive

sunt ferite din pulberi de oxizi de fier, zinc, nichel, mangan, cobalt, omogenizate, presate in

forme si dimensiunile dorite si sinterizate la temperature de aproximativ 1300 – 1400 oC.

Materialele magnetostrictve metalice sunt utilizate frecvent in traductoare, datorita rezistentei

mari la solicitari mecanice si temperaturi Curie ridicate.

Aceste fenomene nu si-au gasit aplicatii practice pâna când nu au fost descoperite (1963)

materiale cu magnetostrictiune mare (1000ppm) precum pamânturile rare Tb, Dy, dar care au

temperaturi Curie relativ mici si a unor aliaje între pamânturile rare si Fe (TbFe2, SmFe2) sau

între pamânturile rare si Ni sau Co (1971-1972) [5] care prezinta temperaturi Curie mai mari

decât cea a mediului ambiant. Unii dintre acesti compusi prezinta temperaturi Curie mult mai

ridicate (pâna la 1000 K), însa magnetostrictiunea lor la 25°C are valori moderate. Compusii de

tip Laves (TbFe2 Terfenol, SmFe2) prezinta magnetostrictiuni gigant

la temperatura camerei dar se satureaza magnetic în câmpuri magnetice extrem de mari (8MA/m)

(cu doua ordine de marime mai mari decât câmpul magnetic necesar pentru a se obtine

magnetostrictiunea de saturatie a Ni sau Fe). A.E. Clark si Colab propun un material care sa

combine o magnetostrictiune gigant si o anizotropie magnetica moderata.

În anul 1994 s-au preparat materiale compozite formate din doua faze: Terfenol D

înglobat în matricea unui polimer, apoi în 1998 este descoperit Galfenolul (Fe-Ga, Fe-Al) de

asemenea un material cu magnetostrictiune importanta. În 2002 au fost create materiale

compozite particulate orientate cu magnetostrictiune importanta iar în prezent cercetarile sunt

axate pe dezvoltarea de materiale magnetoelectrice.

Magnetostricţiunea apare în toate materialele magnetice ca efect al magnetizării acestora,

fenomenul fiind observat chiar şi în materialele paramagnetice şi se manifestă prin modificarea

dimensiunilor acestora. Uneori, magnetostricţiunea este în detrimentul unor aplicaţii practice ale

materialelor magnetice, întrucât tinde să împiedice procesele de magnetizare şi să crească

valorile câmpului coercitiv şi pierderile prin histerezis magnetic. Ca urmare, este indicat ca

apariţia fenomenului de magnetostricţiune să fie evitată sau minimalizată în aplicaţii cum ar fi

capuri de înregistrare magnetică şi transformatoare electrice.

Pe de altă parte, materialele cu magnetostricţiune mare (respectiv gigant) sunt utilizate cu

succes în senzori şi actuatori, datorită variaţiei magnetizaţiei în funcţie de tensiunile mecanice

externe aplicate şi respectiv variaţiei dimensiunilor geometrice în funcţie de câmpul magnetic

aplicat.

Din punct de vedere fenomenologic, magnetostricţiunea poate fi de două tipuri:

1) magnetostricţiune spontană, care apare într-un material cu proprietăţi magnetice atunci

când acesta este răcit în câmp magnetic extern nul, la temperaturi mai mici decât

temperatura Curie. Materialul trece din starea paramagnetică intr-o stare ordonată

magnetic cu structură caracteristică de domenii magnetice;

2) magnetostricţiune indusă, care apare ca rezultat al reorientării domeniilor magnetice la

aplicarea unui câmp magnetic extern.

Din punct de vedere al aplicaţiilor, magnetostricţiunea indusă este cea care determină

alegerea unui anumit tip de material magnetostrictiv. Magnetostricţiunea liniară, X, apare pentru

o magnetizare a materialului mai mică decât cea de saturaţie, şi este definită ca modificarea

relativă în lungime a materialului sub influenţa unui câmp magnetic extern. Dacă valoarea

câmpului magnetic aplicat eşantionului creşte până la valori comparabile cu cele necesare pentru

a se ajunge la saturaţi.

Magnetostricţiunea compuşilor intermetalici Pământ Rar – Fe

Deşi fenomenul magnetostricţiunii este cunoscut de mai bine de un secol şi jumătate,

aplicaţiile pe baza acestuia au apărut mult mai târziu, odată cu descoperirea în 1963 a

magnetostricţiunii gigant a Tb şi Dy la temperaturi joase. însă aceste materiale prezentau unele

inconveniente. In primul rând, toate pământurile rare (PR) prezintă temperaturi Curie mai mici

decât temperatura mediului ambiant (25- 30°C). Pentru a creşte valorile temperaturii Curie,

pământurile rare magnetostrictive ca Tb şi Dy au fost aliate cu metale magnetice de tranziţie (Ni,

Fe şi Co). Unii dintre aceşti compuşi prezintă temperaturi Curie mult mai ridicate (până la 1000

K), însă magnetostricţiunea lor la 25°C are valori moderate. In anul 1971, s-a descoperit că

compuşii de tip Laves PRFe2 (TbFe2, SmFe2) prezintă magnetostricţiuni gigant la temperatura

mediului ambient.

Deşi valorile magnetostricţiunii sunt extrem de mari, anizotropiile magnetice ale acestor

compuşi sunt de asemenea foarte mari, ceea ce face ca magnetostricţiunile de saturaţie să se

obţină pentru câmpuri magnetice externe extrem de mari (cu două ordine de mărime mai mari

decât cele neceasre pentru a se obţine magnetostricţiunea de saturaţie a Ni sau Fe). S-a presupus

atunci că magnetostricţiunea mare şi anizotropia magnetică mică sunt două mărimi antagonice şi

incompatibile. Insă studiile teoretice au arătat că dacă doi compuşi pe bază de pământuri rare au

anizotropii magnetice de semne opuse şi magnetostricţiuni de acelaşi semn, atunci s-ar putea

obţine un material care să combine o magnetostricţiune gigant şi anizotropie magnetică

moderată.

Acest material a fost descoperit de către A.E. Clark şi Colab. de la Naval Ordonance

Laboratory, şi avea în compoziţie Tb şi Dy. Acest compus a fost numit Terfenol-D ("Ter" de la

terbiu, "fe" de la fier, "nol" de la Naval Ordonance Laboratory şi "D" de la dysprosiu).

Terfenolul-D are însă şi dezavantaje: este un material scump şi sensibil la coroziune din cauza

prezenţei Tb şi Dy, dar este şi fragil din punct de vedere mecanic. De aceea, pentru unele

aplicaţii se preferă utilizarea unor materiale compozite pe bază de Terfenol-D, care au proprietăţi

mecanice mult mai bune şi preţuri de cost mult mai scăzute.

Materiale amorfe magnetostrictive

Dacă în cazul actuatorilor, Terfenolul-D este cel mai utilizat material magnetostrictriv, în

cazul senzorilor principalul rol îl joacă materialele metalice amorfe magnetostrictive. Cele mai

bune materiale pentru senzori sunt cele care au coeficient de magnetostrictiune ridicat şi care

sunt capabile sa convertească energia elastică în energie magnetică şi vice-versa, cu o eficienţă

care se apropie de 100% prin minimizarea pierderilor de material . Această condiţie favorizează

materialele cu coeficient de cuplaj magnetomecanic mare şi cu pierderi cât mai reduse.

In cazul senzorilor, un parametru important care trebuie optimizat este

magnetostrictivitatea, care caracterizează de asemenea sensibilitatea magnetizării materialului în

prezenţa unei tensiuni mecanice aplicate. Dacă iniţial s-a utilizat Ni magnetostrictiv (foarte

vulnerabil la şocurile mecanice) în detectoarele de tip sonar, ulterior acesta a fost înlocuit cu

ceramicile piezo-electrice. In anii '80 s-a obţinut primul material metalic amorf cu caracteristici

magnetoelastice excelente, Metglas(R) 2605 SC, acesta fiind un competitor foarte puternic pentru

ceramicile piezo-electrice.

Magnetostrictivitatea poate fi crescută prin tratarea materialului. Tratamentele au rolul de

a reduce tensiunile interne induse în procesul de preparare a benzilor metalice amorfe prin răcire

rapidă din topitură pe disc metalic în rotaţie, şi de a creşte permeabilitatea magnetică iniţială, fară

a modifica semnificativ magnetostricţiunea de saturaţie.

In cazul materialelor metalice amorfe, tratamentul la temperaturi sub temperatura de

cristalizare, Tx, induce relaxarea structurală şi modifică nesemnificativ A s, în timp ce

tratamentele peste temperatura de cristalizare modifică puternic A s datorită modificării ordinii

atomice locale.

Efectul magnetoelastic invers stă la baza principiului de funcţionare a numeroase tipuri

de senzori pe bază de materiale metalice amorfe: senzori de forţă, senzori de torsiune, senzori de

presiune. Geometria acestor senzori poate varia în multiple moduri, dar principiul de lucru este

acelaşi: o bobină de detecţie măsoară variaţia fluxului magnetic generată de modificările induse

de tensiunea mecanică aplicată asupra benzilor metalice amorfe saturate magnetic.

Efectul magnetostrictiv direct poate fi de asemenea utilizat în funcţionarea senzorilor de

câmp, întrucât datorită caracteristicilor magnetice speciale ale materialelor metalice amorfe se

pot detecta câmpuri magnetice de valori foarte mici.

Feritele magnetostrictive

Feritele sunt materiale ferimagnetice, care se clasifică în două grupe: ferite moi şi ferite

dure. Feritele moi prezintă permeabilitate magnetică mare, coercitivităţi reduse şi rezistivităţi

electrice ridicate, proprietăţi care le fac utilizabile în aplicaţiile la frecvenţe înalte deşi

magnetizaţia lor de saturaţie este destul de redusă Feritele moi au în general structuri cubice de

tip spinel sau garnet. Feritele dure sunt materiale puternic anizotrope cu structuri hexagonale.

Feritele spinelice au în general formula chimică M0Fe203, unde M poate fi Ni, Fe, Co,

Ti, Cr, Mn, Cu sau Zn. Celula unitate a unei ferite de tip MOFe2C)3 conţine 56 de atomi din care

32 de atomi de oxigen, 8 atomi bivalenţi de tip M2+ şi 13 atomi trivalenţi de Fe3+. Atomii de

oxigen formează o structură compactă de tip cub cu fete centrate (cfc) în care ionii metalici pot

ocupa 2 tipuri de poziţii interstiţiale: poziţii tetraedrale (de tip A) şi poziţii octaedrale (de tip B).

Ionii care ocupa poziţiile tetraedrale au ca vecini 4 atomi de oxigen situaţi în vârfurile unui

tetraedru, iar cei care ocupa poziţiile octaedrale au ca vecini 6 atomi de oxigen aşezaţi în

vârfurile unui octaedru. In celula elementară se găsesc 32 de poziţii octaedrice şi 64 de poziţii

tetraedrice, din care doar 16, respectiv 8 sunt ocupate de ioni metalici.

Intr-un spinel normal, ionii M ocupă locurile (A) şi Fe ocupă locurile (B). Modul de

repartizare al ionilor substituenţi între poziţiile tetraedrice şi octaedrice ale reţelei cristaline tip

spinel, se datorează unor factori precum:

• raza ionică: poziţiile tetraedrice au dimensiuni mai mici decât poziţiile octaedrice, deci

ionii cu raze mai mici vor fi acceptaţi preferenţial în poziţiile tetraedrice;

• sarcina cationului: creşterea sarcinii cationului, ca şi creşterea razei, măresc tendinţa

acestuia de a ocupa poziţiile octaedrice;

• configuraţia electronică a cationilor: unii ioni cu stratul electronic (n-l)d complet (de

ex. Zn , Cd ) preferă o coordonare tetraedrică; alţi ioni (Ni , Cr ) preferă interstiţiile octaedrice,

deoarece orbitalii din tripletul 3d au o energie mai scăzuta decât orbitalii din dublet.

Prin urmare, explicarea tendinţei cationilor de a ocupa anumite poziţii în reţeaua

cristalină spinelică este posibilă numai dacă se iau în considerare atât efectele coulombiene cât şi

influenţa câmpului pentru fiecare caz concret în parte.

Existenţa unui cation trivalent în poziţii A induce apariţia corespunzătoare a unor vacanţe

cationice, sau apariţia unor ioni de hidrogen în reţea. Deoarece activitatea catalitică a compuşilor

cu structură de spinel depinde crucial de distribuţia cationilor între centrii tetraedrici şi respectiv

octaedrici, o întrebare de bază şi interesantă este ce valenţă şi ce coordinare sunt importante

pentru activitatea catalitică şi respectiv pentru selectivitate? O asemenea problemă poate fi

studiată prin substituţia unor elemente active catalitic, cum ar fi ioni ai metalelor tranziţionale

(ex. Mn sau Co) cu ioni inactivi (ex Al sau Zn) pentru o anumita reacţie . Folosind un asemenea

procedeu, s-a tras concluzia că ionii aflaţi în centrii coordinaţi tetraedric (centri A) sunt sau

inactivi sau contribuie foarte puţin la activitatea generală pentru reducerea nitrobenzenului .

Concluzii similare au fost obţinute anterior pentru reacţii de oxidare. Faptul că centrii tetraedrici

nu sunt activi poate să fie legat de tăria mai mare a legăturii metal-oxigen în acest caz, datorită

valenţei mai mici şi a numărului de coordinare mai mic. O altă posibilitate care ar explica aceste

rezultate ar fi că centrii tetraedrici sunt mai puţin accesibili la suprafaţă, având în vedere că

anumite feţe cristalografice expun numai centrii octaedrici

Fig.1 Acest lucru a fost sugerat atât teoretic (pentru a explica activitatea oxidului de cobalt în

dehidrogenarea butenei la butadiena), cât şi experimental. Intr-adevăr, prin investigarea

adsorbţiei NO şi respectiv a CO pe compuşi cu structură spinelică în care ionul de cobalt se află

în subreţeaua tetraedrică (C0AI2O4), respectiv octaedrică (ZnCo204), ca şi în ambele poziţii

(C03O4) s-a ajuns la concluzia că lipsa de activitate în primul caz se datorează în principal

faptului că ionul de cobalt se află în coordinare tetraedrică.

Unele complicaţii pot apare atunci când se studiază spinelii cu proprietăţi catalitice

datorită posibilităţii redistribuirii cationilor între centrii octaedrici şi tetraedrici. Spinelii pot

prezenta o aşa numită inversare (spinel invers), sau alternativ, un transfer oxidativ, adică cationii,

care în cazul ideal al unui spinel normal se găsesc într-o singură subreţea (adică sau în cea

tetraedrică sau în cea octaedrică), pot migra către alti centri.

Gradul de inversie depinde de condiţiile de preparare ale feritei, în particular de viteza de

răcire după sinterizare. Feritele spinelice sunt în general ne-stoichiometrice, lucru care joacă un

rol predominant în proprietăţile magnetice ale acestora, cum ar fi anizotropia magnetică,

magnetostricţiunea şi chiar temperatura Curie.

Considerând toate aceste observaţii, se poate trage concluzia că factorul de cuplaj

magnetoelastic în cazul feritelor nu este o noţiune foarte simplă, acesta depinzând puternic de un

număr de factori cum ar fi starea electronică a materialului, ordonarea cristalografică,

stoechiometria, raportul de inversie.

Cercetările recente sunt concentrate în vederea obţinerii unor materiale magnetostrictive

oxidice care să prezinte tensiuni magnetostrictive mai mari la intensităţi ale câmpului magnetic

mai mici. Avantajele utilizării unui material magnetic pe baza de oxizi sunt acelea ca vor fi mult

mai ieftini decât aliajele comerciale şi că pot preveni generarea de curenţi turbionari, datorită

rezistivităţii ridicate. Intre aceste materiale, ferita de cobalt, se remarcă prin valoarea cea mai

ridicată a magnetostricţiunii la temperatura camerei, faţă de ceilalţi oxizi magnetici.

Spinelii simpli, cum este şi ferita de cobalt, permit formarea seriilor de soluţii solide.

Avantajul major al formarii soluţiilor solide constă în faptul că proprietăţile lor fizice pot varia în

mod continuu în funcţie de compoziţie. Formarea soluţiilor solide de spineli implica substituţia

cationului divalent cu un alt ion divalent, sau cu o combinaţie de cationi care să asigure

neutralitatea electrică a compusului.

Obţinerea unor compoziţii omogene în practica producerii feritelor este dificilă. Spinelii

obţinuţi pot fi neuniformi şi conţin impurităţi, care le modifica proprietăţile. Cea mai generală şi

mai economică metodă de obţinere a feritelor este metoda sinterizării, în urma căreia rezultă

materiale policristaline poroase, cu imperfecţiuni structurale şi anizotropii magnetocristaline

mari. Porozitatea este puternic influenţată atât de dimensiunea pulberilor care urmează a fi

sinterizate cât şi de temperatura de sinterizare. In ultimii ani au fost dezvoltate noi metode de

preparare a feritelor, cum ar fi coprecipitarea şi metoda sol-gel , metode care permit obţinerea de

pulberi foarte fine de ferită, şi care ulterior prin presare izostatică la temperatură cresc densitatea

de sinterizare.

Materiale compozite magnetostrictive

Multe dintre tehnologiile din ziua de azi necesită materiale cu diferite combinaţii de

proprietăţi, combinaţii care nu pot fi obţinute în cazul aliajelor metalice, ceramicilor sau

polimerilor. Un exemplu ar fi un material cu densitate scăzută, rezistenţă mecanică ridicată,

duritate mecanică mare şi rezistenţă mare la impact. Astfel de cerinţe pot fi îndeplinite în cele

mai multe cazuri de către materialele compozite, care se obţin prin combinarea a cel puţin două

materiale cu comportare „normală”.

După cum s-a observat din consideraţiile anterioare, atât Terfenolul- D cât şi feritele au

magnetostricţiuni mari, însă proprietăţile mecanice sunt destul de limitate (ductilitate şi

rezistenţă la coroziune reduse). De aceea, se doreşte obţinerea de materiale compozite care sa

includă materialele magnetostrictive, dar să aibă şi proprietăţi mecanice şi rezistenţă la coroziune

superioare. Compozitele sunt materiale multifazice care prezintă proprietăţi fizico-chimice

combinate ale fazelor constituente. In general, una dintre faze constituie matricea, care este

continuă şi înglobează celelalte faze, care se numesc faze(fază) dispersate(ă).

Pentru a obţine un material compozit cu bune proprietăţi magnetostrictive trebuie luaţi în

considerare mai mulţi factori: (1) coeficienţii de dilatare termică ai fazelor constituente (dacă

diferenţele între aceşti coeficienţi sunt mari, atunci vor fi induse tensiuni interne mari în

materialul compozit şi chiar discontinuităţi/rupturi majore); (2) materialul matricei trebuie să fie

compatibil din punct de vedere chimic cu cel al fazelor dispersate; (3) fazele constituente trebuie

să aibă module de elasticitate similare. Din punct de vedere magnetic, trebuie de asemenea

considerate intercaţiunile magnetice dintre fazele constituente. Spre exemplu, dacă materialele

care formează compozitul au permeabilităţi magnetice diferite, va apărea un fenomen de

ecranare magnetică între constituenţi. Prezenţa unei a doua faze de obicei creşte densitatea

pereţilor de domenii magnetice de fixare (pinning), în acest fel scăzând sensibilitatea magnetică

a materialului compozit. Proprietăţile magnetice ale unui material compozit vor fi cu atât mai

bune cu cât fazele constituente sunt cuplate magnetic între ele.

Materiale magnetostrictive compozite îsi au originea în aliajele amorfe care au fost

introduse pe piata în anii 1970. Materialele amorfe sunt caracterizate de o lipsa a ordinii la scara

atomica, în prima aproximatie similara cu cea a starii lichide. În principal, tehnicile de productie

includ racirea rapida din topitura sau depunerea de vapori pe un substrat racit. Lipsa de

cristalinitate a materialelor amorfe fac ca acestea sa aiba o anizotropie mai mica decât

materialele cristaline sau policristaline. O subclasa a materialelor magnetice compozite este cea a

materialelor magnetoelectrice compozite. Materialele magnetoelectrice sunt intens studiate la

nivel mondial deoarece prezinta simultan proprietati feroelectrice si feromagnetice, si sunt

simultan magnetostrictive si electrostrictive (piezoelectrice); din aceste motive astfel de

materiale sunt numite biferoice (materiale care poseda simultan doua proprietati „Fero”).

Acestea fac parte dintr-o categorie mai largă, cea a materialelor multiferoice. Materialele

magnetoelectrice prezinta proprietati feroelectrice si feromagnetice dar si cuplaj între aceste

proprietati, astfel o variatie a polarizatiei electrice induce o modificare a magnetizatiei si invers.

Cuplajul între marimile electrice si cele magnetice este mecanic, fenomenele responsabile de

acest cuplaj fiind magnetostrictiunea si electrostrictiunea, respectiv efectele magnetostrctiv

invers si electrostrictiv invers (piezo-invers).

Magnetostrictiunea reprezinta fenomenul de modificare a dimensiunilor unui corp solid

sub actiunea unui câmp magnetic. Fenomenul magnetostrictiv invers consta în modificarea

magnetizatiei unui corp sub actiunea unei tensiuni mecanice (întindere sau compresie mecanica).

Coeficientul de magnetostrictiune liniara reprezinta variatia relativa a unei dimensiuni a unui

solid în urma aplicarii unui câmp magnetic. Piezoelectricitatea reprezinta fenomenul de

modificare a polarizatiei unui corp sub actiunea unei tensiuni mecanice. Efectul piezo-invers

consta în deformarea unei probe sub actiunea unui câmp electric care determina o polarizare

electrica a materialului. Deformarile implica aparitia tensiunilor mecanice în material. Stresul

mecanic reprezinta forta care actioneaza pe unitatea de suprafata si se identifica cu efortul unitar.

Efectul magnetoelectric cuprinde doua manifestari complementare, astfel aplicând un câmp

magnetic unui material magnetoelectric acesta va genera un efect de polarizare electrica prin

intermediul deformarii mecanice sau aplicând un câmp electric materialul se va magnetiza,

mediatorul interactiunii fiind deformarea mecanica.

Un material magnetoelectric compozit este format din cel putin doua faze dintre care una

este magnetostrictiva iar cealalta piezoelectrica (electrostrictiva). În cazul unui compozit

magnetoelectric bifazic, daca un câmp magnetic este aplicat, ca urmare a magnetostrictiunii, faza

feromagnetica deformeaza întregul material, implicit are loc si deformarea fazei feroelectrice iar

datorita efectului piezoelectric aceasta deformare va produce polarizarea electrica a materialului.

În functie de cum sunt „amestecate” cele doua faze în structura materialului Newnham introduce

conceptul de interconectivitate fazica. Exista trei scheme de conectivitate a fazelor materialelor

compozite magnetoelectrice: compozite particulate (una dintre faze, de obicei cea magnetica,

este sub forma de particule uniform distribuite în volumul celeilalte faze), compozite laminate

(fazele sunt sub forma de straturi care alterneaza) si compozite-fibra (o faza este formata din fire

subtiri paralele uniform distribuite în volumul celeilalte faze).

Compozitele obtinute prin sinterizate sunt o alternativa la cele obtinute prin cristalizare

eutectica deoarece sinterizarea materialelor compozite este mult mai ieftina si mai usor de

realizat. În plus, metoda ofera mai multe avantaje: (1) libera alegere a raportului molar dintre

fazele constitutive; (2) alegerea independenta a dimensiunii medii de particula la începutul

formarii amestecului pentru fiecare faza în parte; (3) libera alegere a temperaturii de sinterizare.

În functie de optiunile avute în faza de preparare proprietatile materialului obtinut pot fi

modificate relativ usor.

Pe scurt, etapele procesului de preparare a compozitelor magnetoelectrice prin sinterizare

sunt: macinarea substantelor care trebuie combinate pâna la obtinerea unor pulberi fine,

amestecarea mecanica a acestor pulberi si presarea compozitului pâna la obtinerea unui corp

masiv, si în final are loc sinterizarea - etapa în care aceste corpuri masive sunt introduse în

cuptoare speciale unde vor suferi un proces de coacere de câteva ore la temperaturi care depasesc

în general 1000°C. Pe lânga aceste etape mai pot interveni si alte procese suplimentare de tratare

termica. Rolul sinterizarii este acela de a crea la nivel atomic un numar mai mare de legaturi între

particulele celor doua faze apropiindu-le pe acestea cu ajutorul agitatiei termice; totodata sunt

eliminate o parte din spatiile libere dintre particule (porii materialului) si astfel se obtine o mai

buna compactare a celor doua faze în interiorul corpului masiv. Exista totusi riscul formarii

fazelor reziduale în urma reactiilor chimice dintre atomii sau moleculele celor doua faze care pot

modifica proprietatile magnetice ale probelor.

Aplicaţiile materialelor magnetostrictive

Primele aplicaţii ale materialelor magnetostrictive au fost receptoarele telefonice,

hidrofoanele de tip SONAR de joasă frecvenţă utilizate pentru ecolocaţie în cel de-al Doilea

Război Mondial, oscilatoarele magnetostrictive şi traductoarele de cuplu. Ulterior, materialele

magnetostrictive au fost utilizate atât ca actuatori cât şi ca senzori, pentru controlul vibraţiilor.

Actuatori magnetostrictivi

Aceste aplicaţii, bazate pe efectele magnetostrictive directe Joule şi Wiedemann, sunt

concepute după principiul ilustrat în figura următoare.

Fig.2

Schemă de principiu a unui actuator magnetostrictiv: 1-bară de terfenol, 2-bobină

electromagnetică, 3-armătură magnetică inelară, 4-întăritor din oţel

La activarea bobinei (2), bara de terfenol (1) se dilată în general cu ΔL = (0,75-1) μm/m.

Un astfel de actuator, cu diametrul barei de terfenol de 12 mm, aria materialului activ de 113

mm2, lungimea activă de 140 mm, volumul activ de 15826 mm3, masa activă de 46,4g,

deformaţia maximă de 110 μm/m şi forţa maximă dezvoltată de 1,1 kN. Randamentul de

transformare a energiei este de 67,1 %.

În principiu, bobina electromagnetică (2) este înfăşurată pe un tub în care bara de terfenol

este introdusă forţat (cu strângere). Dacă prin bobină trece un câmp electric alternativ, bara de

terfenol va efectua o mişcare de dilatare-comprimare care o va ajuta „să se târâie prin tub, ca un

vierme”. Se obţine astfel, un motor liniar peristaltic. Astfel de motoare, produse de compania

americană ETREMA, au fost utilizate de Departamentul American al Apărării pentru a dezvolta

aripi inteligente, care-şi pot modifica aria secţiunii transversale, reducând pierderile

aerodinamice şi consumul de combustibil, în paralel cu îmbunătăţirea portanţei şi a

manevrabilităţii. Printre aplicaţiile civile ale actuatorilor magnetostrictivi se numără: industria

medicală (distribuirea controlată a fluidelor) şi industria de automobile (panouri de protecţie

solară, sisteme de frânare, etc.). Cercetări recente au permis dezvoltarea unui actuator

magnetostrictiv de „a treia generaţie”. Acesta este capabil să dezvolte atât curse axiale cât şi

curse radiale , fiind utilizat pentru controlul poziţiei pe două direcţii în plan, la prelucrarea de

înaltă precizie.

Senzori magnetostrictivi

Senzorii magnetostrictivi aplică efectele Joule şi Wiedemann, atunci când sunt concepuţi

pentru a detecta intensitatea câmpurilor magnetice înconjurătoare sau efectele Villari şi Matteuci,

atunci când au rolul de-a detecta mişcarea sau de-a modifica starea magnetică a unui material.

Principiul general de funcţionare al unui senzor magnetostrictiv este ilustrat schematic în

figura următoare :

Fig.3

Principiu general de funcţionare al senzorilor magnetostrictivi: 1-bobină

electromagnetică, 2-tub de ghidare, 3-sârmă din material magnetostrictiv

Proba (3) sub formă de sârmă Φ (1-3) mm, din material magnetostrictiv, este introdusă în

tubul de ghidare (2). La capătul sârmei este legată o bobină (1) care joacă rol dublu, de emiţător-

receptor. La alimentarea bobinei în curent alternativ, în sârmă sunt induse unde electrice

ultrasonore de întindere-comprimare şi de răsucire oscilantă.

Principala problemă o reprezintă determinarea vitezelor de deplasare a undelor. În acest

scop, se introduce un umăr reflectant, la o anumită distanţă (cunoscută) faţă de capătul sârmei,

cum ar fi poziţia A. Datorită introducerii umărului, în sârmă vor apare două semnale (ecouri)

elastice, poziţionate unul în A şi altul la capătul sârmei (B). Pentru calculul vitezei, se determină

perioada de decalaj, td, care este de ordinul a 50 ns.

Pornind de la acest principiu, s-au dezvoltat diverse variante de senzori magnetostrictivi,

dintre care cei mai larg răspândiţi sunt cei de deplasare. În vecinătatea unui tub de ghidare (1)

este plasat un magnet de poziţie (2) care se deplasează pe direcţia (3), generând un câmp

magnetic (7), dispus radial faţă de axa tubului de ghidare. Sub efectul câmpului magnetic

elicoidal alternativ, în tubul de ghidare ia naştere , prin efect Wiedemann, o undă elastică

ultrasonoră de torsiune (8). La un capăt al tubului de ghidare, este plasat un modul electronic (4)

care transformă energia mecanică a undei elastice ultrasonore într-un curent electric alternativ

(5). Acestui câmp electric îi corespunde câmpul magnetic (6) indus în tubul de ghidare, în plan

transversal faţă de axa acestuia. Senzorul detectează pulsurile de curent electric, prin intermediul

câmpului indus (6).

Deoarece perioada de decalaj dintre pulsuri, td, este proporţională cu poziţia magnetului

(2), senzorul poate afişa direct variaţiile poziţiei absolute sau relative ale acestuia.

Fig.4Schemă de principiu a unui traductor magnetostrictiv de poziţie: 1- tub de ghidare, 2-

magnet de poziţie, 3-direcţie de deplasare a magnetului de poziţie, 4-modul electronic,

5-semnal electric, 6-câmp magnetic transversal indus de semnalul electric, 7-câmp

magnetic elicoidal indus prin deplasarea magnetului de poziţie, 8-undă elastică

ultrasonoră de torsiune

Pe baza aceluiaşi principiu de interacţiune între două câmpuri magnetice perpendiculare,

s-au construit traductoare analoge de nivel, acţionate de un flotor magnetic.

Schema constructiv-funcţională a traductoarelor produse de grupul PHOENIX este redată

in continuare.

Fig.5

Traductorul Magnetostrictiv

Principiul de functionare.

Principiul de functionare al traductorului magnetrostrictiv se bazeaza pe fenomenul

magnetostrictiv direct. Functionarea traductorului magnetostrictiv este o aplicatie a efectului de

magnetostrictiune, care consta in modificarea periodica a dimensiunilor geometrice ale unui corp

feromagnetic plasat in camp magnetic alternativ.

Fenomenul de magnetostrictiune este fenomenul propriu materialelor feromagnetice. Din

punct de vedere magnetic substanta policristalina se considera că este compusă dintr-un număr

mare de domenii magnetice, foarte mici, având momentele magnetice distribuite intamplator. In

fiecare domeniu, momentele magnetice ale atomilor sunt orientate in aceeasi directie, insa diferit

de directiile domenilor vecine. În ansamblu corpul feromagnetic este neutru din punct de vedere

magnetic.

In prezenta campului magnetic exterior in corpul ferromagnetic se produce redistribuirea

momentelor magnetice ale domeniilor, aceasta avand ca rezultat cresterea starii de magnetizare a

corpului. Avand loc o redistribuire a energiei in domenile magnetice, apar modificari

dimensionale in material, in speta deformarea acestuia.

Exista o magnetostrictiune liniara, la care modificarea dimensiunilor geometrice se

produce in directia aplicarii campului magnetic si magnetostrictiunea volumica, la care

dimensiunile geometrice ale corpului se modifica in toate directiile. Magnetostrictiunea liniara se

produce la campuri slabe, pe portiunea nesaturată a curbei de magnetizare. Magnetostrictiunea

volumica se produce in campuri mai puternice si corespunde cu domeniul de saturatie al curbei

de magnetizare.

Aceste traductoare folosesc elemente sensibile alcatuite din materiale numite

magnetostrictive, care au proprietatea de a-si schimba caracteristicile magnetice adica

ciclul histerezis sub actiunea unei forte. Dintre materialele de acest tip cele mai utilizate sunt

nichelul pur si permalloy care este un aliaj nichel fier cu nichel in proportie de 68%. Efectul

efortului asupra curbei de histerezis se prezinta in figura urmatoare.

Se constata ca la nichel panta caracteristicii de histerezis scade la cresterea efortului, pe

cand la per malloy panta creste odata cu cresterea efortului. Deoarece aceasta variatie de panta

poate fi convertita intr-o tensiune electromotoare, traductoarele magnetostrictive sunt traductoare

generatoare. Ele se utilizeaza cu precadere in domeniul vibratiilor, avand ca principale avantaje o

ridicata impedanta mecanica de intrare si o impedanta electrica la iesire joasa in raport cu

cristalele piezoelectrice. Aceste calitati recomanda utilizarea elementelor sensibile

magnetostrictive si la masurarea fortelor de regula a celor dinamice. In figura se prezinta schema

de principiu a unui traductor magnetostrictiv.

Elementul sensibil este un circuit magnetic inchis, din material magnetostrictiv; variatia

de permeabilitate produsa de aplicarea fortei provoaca o variatie de inductanta in bobina

asociata, care poate fi preluata de adaptarea CA.

Traductor magnetostrictiv cu variatia permeabilitatii

De obicei se utilizeaza un montaj diferential, cu doua elemente magnetostrictive dintre

care unul supus la compresie si celalalt la intindere. Inductanta traductorului depinde de

amplitudinea si frecventa curentului de excitatie furnizat de adaptor. Frecventa trebuie bine

stabilizata, in special la variatii de temperatura. Pentru compensarea acestora se folosesc

rezistente de compensare, limitand eroarea de temperatura la 0,05%. Totusi pe ansamblul

traductorului nu se poate obtine o precizie mai mare de 1%.

O alta solutie de utilizare a elementului sensibil magnetostrictiv consta in preluarea de la

adaptor a variatiei inductantei remanente. Schema de principiu se prezinta in figura de mai jos.

Miezul magnetic al elementului sensibil este adus la saturatie si se afla in situatie normala

la inductanta remanenta Br0. Sub actiunea efortului   se modifica la valoarea Br, astfel ca

 si provoaca o variatie de tensiune indusa in bobina :

              

unde n este numarul de spire si c este constanta de material.

Traductor magnetostrictiv cu variatia inductiei remanente

  Adaptorul contine un integrator (amplificator operationl cu reactie capacitiva) astfel incat

la iesire se obtine un semnal in tensiune:

Deoarece condensatorul tinde sa se descarce, traductorul se utilizeaza la masurarea

fortelor dinamice.

In cazul in care se doreste masurarea unor forte dinamice de frecventa ridicata se

recomanda utilizarea elementelor sensibile magnetostrictive cu ferita. Astfel in R.S.R. se produc

mai multe tipuri de elemente sensibile pentru frecventele de 20,50,100 kHz, avand forma din

figura.

Un traductor magnetostrictiv particular este traductorul magnetoelastic. Acesta utilizeaza

un element sensibil de tip coloana confectionat din tole de fier moale perforat in 4 locuri. Prin

cele 4 gauri trec doua bobine de o singura spira care se intretaie an unghi drept, constituind

primarul P, respectiv secundarul S unui transformator. Variatiile de permeabilitate datorita

variatiilor de efort modifica cuplajul intre cele doua bobine. Permeabilitatea scade pe directia de

aplicare a fortei de compresie, fluxul creste in plan transversal si prin acesta creste tensiunea

indusa in secundar. Efectul este invers la intindere.

Elemente sensibilemagnetostrictive  din ferita                       Traductor magnetoelastic

Clasificarea traductoarelor.

Traductoarele magnetostrictive metalice, spre deosebire de cele ceramice care au

rezistivitatea electrica foarte mare, se confectioneaza sub forma de pachete de tole subtiri si

izolate electric.

In functie de structura sistemului vibrator acestea sunt: simple si compuse.

Traductoarele simple.

Daca in campul magnetic de intensitate H si frecventa f produs de un solenoid adecvat

(fig 2, se introduce o bara din material feromagnetic de lungime l si se fixeaza la mijloc, se

constata producerea unor alungiri periodice ale barei , avand frecventa 2f.

Fig.6

Variatia de lungime ∆l depinde in valoare absoluta si semn de caracteristicile materialului

ferromagnetic, de intensitatea campului magnetic si de temperature mediului ambient. Variatia

de lungime ∆l poate fi 0 , in functie de tipul materialului feromagnetic utilizat dar isi pastreaza

semnalul atunci cand campul magnetic îsi schimba sensul ceea ce explica frecventa 2f a

variatilor de lungime ∆l.

Traductorul magnetostrictiv cu premagnetizare.

In practica pentru a face sa creasca amplitudinea vibratiilor relative ∆l/l obtinute se

suprapune campului magnetic alternativ H un camp magnetic continuu Ho produs cu ajutorul

unei surse de tensiune continua ce deplaseaza punctul de functionare in regiunea de pantă

maximă a caracteristicii magnetostrictive. In acest caz vibratiile lungimii barei vor avea

amplitudinea dublă, de aceeasi frecvență f cu campul magnetic alternativ. De obicei, pentru a

mari amplitudinea vibrațiilor de lungime rezultate, se alege o frecvență a campului magnetic

alternativ egală cu frecvența proprie de rezonanță a barei prevăzându-se în acest scop

posibilitatea reglării intre anumite limite, relativ înguste , a frecvenței generatorului electronic

ultrasonor.

Concentratorul.

Concentratorul ultrasonic numit si transformator de energie acustica este o bara de

sectiune variabila care dirijeaza energia ultrasonoră de la traductor la obiectul de transfer si

indeplinește următoarele funcții:

- concentrează și focalizează energia ultrasonoră in spațial de lucru eroziv,

- mărește amplitudinea de oscilație și a asigura un acord de impedanță acustică între

traductor și sarcină din spațiul de lucru

conferă un randament maxim procedeului de prelucrare,

- permite obținerea diferitelor tipuri de unde acustice, în funcție de natura procedeului

tehnologic la care se aplică

- susține si fixează întregul sistem acustic în ansamblul instalației de prelucrare.

- este o componentă a blocului ultrasonic

- sistemul oscilant trebuie sa lucreze in regim de rezonanta , pentru ca amplitudinea

vitezei in varful obiectului de transfer sa fie cat mai mare si deci intensitatea acustica sa fie mare.

Generatorul ultrasonic.

Generatorul ultrasonic convertește energia electrică de frecvența industriala 50Hz in

energie electrică de frecvență ultrasonică. Construcția are la baza un oscilator de frecvență

ultasonică. La puteri mici se realizează cu tranzistoare, iar la puteri mari cu tuburi electronice sau

tiristoare.

Generatorul funcționeaza în regim de rezonanță, astfel ca transferul maxim de putere se

asigură prin adaptarea impedanțelor de ieșire.

Generatoare electrice pentru traductoare magnetostrictive.

Traductoarele magnetostrictive pot necesita puteri relative mari (102W…102kW) la

frecvențe înalte (10kHz…200kHz) inclusiv o premagnetizare in curent continuu.

Schema bloc a unui generator ultrasonic este prezentata in figura de mai jos.

Fig.7Oscilațiile electrice ultasonore sunt produse de oscilator, dar întrucat aceasta nu este

stabil decât la puteri de ieșire scăzute, este necesar amplificarea lor, în tensiune si putere, inainte

de a fi aplicate traductoarelor.

Transformatorul de cuplaj TR1 permite adaptarea impedanțelor în scopul realizării unui

transfer maxim de putere și trebuie să realizeze un randament ridicat in toată gama frecvențelor

de funcționare.

Osciloscopul trebuie sa permita: in cazul unei frecvente de lucru fixe, o ușoara variație a

acesteia, trebuie să fie posibilă adaptarea ei la variațiile frecvenței de rezonanță a traductorului.

Frecvența cât si puterea debitata sunt reglabile în scopul optimizării funcționării. Uneori,

in scopul reglarii puterii de iesire, se creează posibilitatea ca oscilațiile să nu se mai aplice

traductorului in mod continuu, ci sub forma unor impulsuri a căror durată și frecvență de repetiție

să fie reglabilă.

Circuitele de alimentare a intregului generatorsunt de obicei prevazute cu dispozitive de

protectie in caz de supratensiune , supracurent dau supraincalzire a

traductorului

Traductorul magnetostrictiv tip fereastra.

Este un traductor compus , format din doua elemente de tipul celui prezentat in Fig.1.

Elementele proiectării sunt:

- Frecventa de rezonanță mecanică fo care este dată de ecuația

tg(l '

π2 )

·tg(l '1

π2 )

+q=0

Calculul lungimii de undă se face luând in considerare viteza de propagare a vibratiilor

longitudinale cB in traductor la inductie B constanta

- Conditia de rezonanta electromecanica este legata de prezenta efectului magnetostrictiv,

care măreste rigiditatea sistemului. Aceasta este data de aceeasi ecuatie ca si cea de rezonanta

mecanica, dar calculul lungimii de unda se face cu viteza de propagare a vibratilor longitudinale

cH la H=0.

- Coeficientul de transformare electromecanic n ,.

- Parametrii echivalenti concentrate.

- Factorul de calitate mechanic.

- Tensiunea electrica necesara la rezonanta pentru emiterea puterii acustice specifice

Pas0.

- Inductia magnetica B.

- Puterea acustica emisa la rezonanta Pas0

- Caracteristica de frecventa a puteri acustice in vecinatatea rezonantei.

- Impedanta electrica.

- Randamentul electromecanic al traductorului

- Puterea electrica consumata Pe.

- Curenti electrici la rezonanta.

Traductoare de forta cu masurarea deplasarii

            Aceste tipuri de traductoare prezinta o complexitate ridicata, functionând pe principiul

transformari succesive a marimilor, prin transformarea fortei F într-o deplasare Dl cu ajutorul

unui traductor elastic, deplasarea care la rândul sau este masurata cu un traductor electric.

            Notând u - tensiunea la iesirea circuitului de

masurare avem:

                                                     (3.42)

unde u/Dl reprezinta functia de transfer a traductorului

electric cu circuitul sau de masurare.

            Dupa cum s-a aratat, traductoarele electrice de deplasare pot fi rezistive, capacitive sau

inductive, ultimele având o utilizare mai frecventa .

            Principial, în figura 3.33. se prezinta un  traductor inductiv diferential de tip

transformator: 1 - tija; 2 - arcuri spirale; 3 - înfasurari; 4 - distantier; 5 - miez magnetic.

            Traductoarele de elastice utilizate (arcuri spirale, inele dinamometrice, console)

prezinta deformatii mari pentru sarcini mici si sunt prevazute cu opritoare (limitatoare) de

deplasare mecanica pentru a nu deteriora la suprasarcini accidentale.

            Miezul magnetic plasat pe axa tijei mobile asupra careia actioneaza forta F, se

pozitioneaza în raport cu înfasurarile traductorului cu ajutorul celor doua arcuri cu sensul de

înfasurare opus, în scopul compensarii erorilor de temperatura.

            Tensiunea de iesire nominala poate fi de ordinul 1V la tensiuni de alimentare de câtiva

volti, frecventa de lucru atinge ordinul kilohertzilor, iar domeniul de masurare al acestor

traductoare este de circa ±1 daN pentru deplasari de ±0,5 mm.

            În cazul traductorului de cuplu

asociat cu traductorul inductiv diferential,

prezentat în figura 3.34., pe arborele - 1 cu

diametrele diferite D si d, sunt plasate la o distanta l fata de suprafata de separare a sectiunilor,

bobinele - 2 si circuitul magnetic - 3.

Solidar cu sectiunea de diametru mai mare a arborelui se fixeaza o armatura mobila - 4, a carui

pozitie este perfect simetrica în raport cu bobinele daca nu apare un cuplu. Când arborele este

supus unui cuplu va avea loc o deplasare a armaturii mobile datorita deformarii acestuia,

modificându-se cele doua inductivitati ale bobinelor. Trebuie precizat faptul ca daca apare si un

cuplu de încovoiere, acesta nu influenteaza masuratorile.

Traductoarele optoelectronice de cuplu functioneaza pe principiul schemei prezentate în figura

3.35., pe arbore fiind plasate la o anumita distanta d, doua discuri perforate cu fante transparente

si opace. În practica exista doua posibilitati de masurare:

-  Cu modulatie de amplitudine , caz în

care sursa de lumina S si

fotodetectorul FD sunt plasate în afara

sistemului si, deoarece zonele

transparente aferente celor doua

discuri sunt plasate decalat cu 1/4 din

perioada geometrica, va rezulta, în

absenta cuplului daca arborele se

roteste, o succesiune de impulsuri cu durata de 1/4 din perioada. La aparitia unui cuplu, datorita

rasucirii arborelui, se produce o modificare a pozitiei relative a planelor celor doua discuri si

implicit a latimii impulsurilor, marimea masurata fiind data ca o valoare medie a semnalului de

la iesirea fotodetectorului FD. Datorita faptului ca fluxul luminos al sursei nu este constant (la

becuri cu incandescenta fiind proportional cu puterea a cincea a tensiunii de alimentare) este

necesara calibrarea în amplitudine a impulsurilor la fotodetector.

- Cu modulatie de faza, caz în care sursa S se plaseaza între cele doua fotodetectoare FD1 si

FD2 asezate de o parte si de alta a discurilor. În cazul rotirii arborelui si transmiterii cuplului prin

acesta, datorita modificarii pozitiei relative a celor doua discuri, va aparea un defazaj suplimentar

între semnalele produse de cele doua fotodetectoare, defazaj care este proportional cu cuplul

transmis.

Este necesar sa precizam ca traductoarele bazate pe metode optice se pot utiliza numai în regim

dinamic (arborele este în rotatie) si, spre deosebire de metodele prezentate anterior nu necesita

contact între arbore si partea de masurare.

În cazul traductoarelor de cuplu cu timbre tensometrice sau traductoare inductive, la rotirea

arborelui, este necesara realizarea unor legaturi electrice între circuitele de masurare si

traductoare, care în principiu pot fi cu contact sau fara contact.

            Pentru realizarea legaturilor electrice cu contact este necesara utilizarea unor inele si perii

colectoare sau contacte în baie de mercur. Rezistenta de contact a acestora este variabila si

depinde de oscilatiile vitezei, asperitatea suprafetei de contact si a vibratiilor, variatie cu valori

de 5 ÷ 50 mW pentru inele , perii si de 0,25 mWpentru contacte în baie de mercur [23]. În cazul

unor materiale de natura diferita ce intra în contact pot sa apara si tensiuni

termoelectromotoare  din cauza cresterii temperaturii locale si a frecarii, aceste fenomene ducând

în acelasi timp la reducerea timpului de viata si limitarii vitezei maxime de rotatie. Se considera

ca viteza liniara maxima la nivel de contact este de circa 25 m/s, la viteze mai mari fiind

necesare dispozitive suplimentare pentru racire.

Varianta actuala de legatura fara contact cea mai utilizata este cea prin care se face uz

de transformatoare rotitoare, metoda prezentata principial în figura 3.36.

Pe arborele magnetic - 1 se plaseaza doua inele magnetice - 2 cu ajutorul carora se închide

circuitul magnetic al armaturii fixe prin intermediul celor doua întrefieruri δ. Pe armatura fixa,

respectiv pe cea mobila (arbore) sunt plasate înfasurarile - 3, 4 ale transformatorului.

Datorita dependentei induc-tivitatii

de cuplaj cu marimea întrefierului, acesta

trebuie menti-nut constant, conditie dificil

de realizat tehnologic. Daca traduc-toarele

se monteaza pe arbore, este necesar sa

existe doua cai de transmitere a informatiei, una prin care se transmite semnalul de alimentare,

alta prin care se va culege informatia de masurare.

În cazul în care, pentru cele doua cai se folosesc semnale cu frecvente diferite, se poate face uz

de un singur transformator rotitor, caz în care se elimina si defazajul generat de modificarea

întrefierului.

Bibliografie

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetostriction

2. DINESCU, I. Tehnologia materialelor. Materiale tehnologice, Editura Academiei

Aviaţiei şi Apărării Antiaeriene “HENRI COANDĂ”, Braşov, 2000,

3. www.terfenol.com

4. Leandru-Gheorghe Bujoreanu, Materiale Inteligente, Editura Junimea, Iaşi 2002