Ефект на Вилари, магнитоеластичен ефект — обратното явление на магнитострикция

Вилари ефект кръстен на италиански физик Емилио Виларикойто е открил това явление през 1865 г. Явлението се нарича още магнитоеластичен ефект… Неговата физическа същност се крие в промяната на магнитната пропускливост, както и свързаните с тях магнитни свойства на феромагнетиците по време на механична деформация на пробите, направени от тези феромагнетици. Работата се основава на този принцип магнито -еластични измервателни преобразуватели.

Например, погледнете на хистерезисни контури пермалоид и никел при условия на действие върху проби с механично напрежение, изработени от тези материали. Така че, когато проба от никел се разтегне, с увеличаване на напрежението на опън, контурът на хистерезиса се накланя. Това означава, че колкото повече никел е разтегнат, толкова по -ниска е неговата магнитна пропускливост. Остатъкът от опън на никела също намалява. А пермалой е обратното.

Когато пробата от пермалойна се опъне, формата на нейната хистерезисна верига се доближава до правоъгълна, което означава, че магнитната пропускливост на пермалоя се увеличава по време на разтягане, а остатъчната индукция също се увеличава. Ако напрежението се промени от напрежение към компресия, тогава знакът за промяната в магнитните параметри също се обръща.

Причината за проявяването на ефекта на Вилари от феромагнетици при деформация е следната. Когато механично напрежение действа върху феромагнетик, това променя неговата домейна структура, тоест границите на домейните се изместват, техните вектори за намагнитване се завъртат. Това е подобно на намагнитването на ядрото с ток. Ако тези процеси имат една и съща посока, тогава магнитната пропускливост се увеличава, ако посоката на процесите е обратна, тя намалява.

Ефектът на Вилари е обратим, поради което се нарича обратен магнитострикционен ефект… Ефектът от директната магнитострикция се състои в деформация на феромагнетик под действието на приложено към него магнитно поле, което също води до изместване на границите на домейна, до завъртане на векторите на магнитните моменти, докато кристалната решетка на веществото променя енергийното си състояние поради промяна в равновесните разстояния на своите възли, поради изместване на атомите от първоначалните им места. Кристалната решетка се деформира така, че за някои проби (желязо, никел, кобалт, техните сплави и др.) Удължението достига 0,01.

Така, магнитострикция — свойствата на някои феромагнитни метали и сплави да се деформират (свиват или разширяват) по време на намагнитване и обратно, да променят намагнитването по време на механична деформация.

Това явление се използва за внедряване на магнитострикционни резонатори, при които механичен резонанс възниква под действието на променливи магнитни полета. Магнитострикционните резонатори могат да бъдат произведени за честоти до 100 kHz и дори по -високи и при тези честоти те намират различни приложения за честотна стабилизация (подобно на пиезоелектрически кварц) за получаване на ултразвук и т.н.

От гледна точка на магнитоеластичния ефект, материалът може да се характеризира с такъв параметър като коефициент на магнитоеластична чувствителност… Дефинира се като отношение на промяната в относителната магнитна пропускливост на веществото към неговата относителна деформация или към приложеното механично напрежение.И тъй като относителната промяна в дължината и механичното напрежение са свързани Законът на Хук, тогава коефициентите са свързани помежду си чрез модула на Йънг:

Промяната в магнитната пропускливост на материал по време на неговата деформация може да се преобразува в електрически сигнал с помощта на индуктивно измерване (индуктивно или взаимно индуктивно преобразуване).

Известно е, че индуктивността на бобина върху затворена магнитна верига с постоянно напречно сечение се намира по следната формула:

Ако сега магнитната верига се деформира от действието на някаква външна сила, тогава геометричните размери и магнитната пропускливост на магнитната верига (сърцевината на бобината) ще се променят. По този начин механичната деформация променя индуктивността на бобината. Промяната в индуктивността може да се изчисли с помощта на диференциация:

Феромагнитните материали със силно изразен ефект на Вилари позволяват да се вземат:

За взаимно индуктивно измерване преобразуване, взаимната индуктивност на бобините се променя:

Ефектът на Вилари се използва в съвременните магнито -еластични измервателни преобразувателикоито ви позволяват да измервате значителни сили и налягания, механични напрежения и деформации в различни обекти.