เอฟเฟกต์วิลลารี, เอฟเฟกต์แมกนีโตอิลาสติก — ปรากฏการณ์ย้อนกลับของแมกนีโตสตริกชัน

บียารี เอฟเฟ็กต์ ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี เอมิลิโอ บียารี่ผู้ค้นพบปรากฏการณ์นี้ในปี พ.ศ. 2408 ปรากฏการณ์นี้เรียกอีกอย่างว่า ผลแม่เหล็ก… สาระสำคัญทางกายภาพของมันอยู่ที่การเปลี่ยนแปลงของการซึมผ่านของแม่เหล็ก เช่นเดียวกับคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องของแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกระหว่างการเปลี่ยนรูปเชิงกลของตัวอย่างที่ทำจากแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนตเหล่านี้ งานขึ้นอยู่กับหลักการนี้ ทรานสดิวเซอร์การวัดค่าความยืดหยุ่นของแม่เหล็ก

ตัวอย่างเช่นดู ของลูปฮิสเทอรีซิส เพอร์มาลอยด์และนิกเกิลภายใต้สภาวะการใช้งานบนชิ้นงานทดสอบที่มีความเค้นเชิงกลที่ทำจากวัสดุเหล่านี้ ดังนั้นเมื่อตัวอย่างนิกเกิลยืดออก เมื่อความเค้นดึงเพิ่มขึ้น ลูปฮิสเทรีซิสจะเอียง ซึ่งหมายความว่ายิ่งนิกเกิลยืดออกมาก ความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กก็จะยิ่งต่ำลง ความต้านทานแรงดึงของนิกเกิลก็ลดลงเช่นกัน และเปอร์มาลอยนั้นตรงกันข้าม

เมื่อตัวอย่างเพอร์มัลลอยถูกยืดออก รูปร่างของลูปฮิสเทรีซิสจะเข้าใกล้รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ซึ่งหมายความว่าการซึมผ่านของแม่เหล็กของเพอร์มัลลอยจะเพิ่มขึ้นระหว่างการยืด และความเหนี่ยวนำที่เหลือก็จะเพิ่มขึ้นด้วย หากความเค้นเปลี่ยนจากความตึงเป็นแรงอัด สัญญาณของการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์แม่เหล็กก็จะกลับด้านด้วย

เหตุผลในการปรากฏตัวของผลกระทบ Villari ของ ferromagnets ภายใต้การเสียรูปมีดังนี้ เมื่อความเค้นเชิงกลกระทำต่อแม่เหล็กเฟอร์โรแม่เหล็ก มันจะเปลี่ยนโครงสร้างโดเมน นั่นคือ ขอบเขตของโดเมนเปลี่ยนไป เวกเตอร์การดึงดูดแม่เหล็กของพวกมันจะหมุน สิ่งนี้คล้ายกับการทำให้แกนกลางเป็นแม่เหล็กด้วยกระแส หากกระบวนการเหล่านี้มีทิศทางเดียวกัน การซึมผ่านของแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้น หากทิศทางของกระบวนการตรงกันข้าม จะลดลง

เอฟเฟกต์ Villari สามารถย้อนกลับได้ ดังนั้นชื่อของมัน ผลแม่เหล็กย้อนกลับ… ผลของการจำกัดสนามแม่เหล็กโดยตรงประกอบด้วยการเสียรูปของแม่เหล็กเฟอร์โรแม่เหล็กภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กที่ใช้กับสนามแม่เหล็ก ซึ่งจะนำไปสู่การเคลื่อนที่ของขอบเขตโดเมน ไปสู่การหมุนของเวกเตอร์ของช่วงเวลาแม่เหล็ก ในขณะที่โครงตาข่ายคริสตัล ของสารเปลี่ยนสถานะพลังงานเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของระยะทางสมดุลของโหนดเนื่องจากการเคลื่อนตัวของอะตอมจากตำแหน่งเดิม โครงตาข่ายคริสตัลถูกเปลี่ยนรูปเพื่อให้ตัวอย่างบางส่วน (เหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ โลหะผสมของพวกมัน ฯลฯ ) การยืดตัวถึง 0.01

ดังนั้น, การหดตัวของแม่เหล็ก — คุณสมบัติของโลหะเฟอร์โรแมกเนติกและโลหะผสมบางชนิดที่ทำให้เสียรูป (หดตัวหรือขยายตัว) ในระหว่างการทำให้เป็นแม่เหล็ก และในทางกลับกัน เพื่อเปลี่ยนการทำให้เป็นแม่เหล็กในระหว่างการเปลี่ยนรูปทางกล

ปรากฏการณ์นี้ใช้ในการสร้าง resonator แบบแมกนีโตสตริกทีฟ ซึ่งการสั่นพ้องทางกลเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กสลับ Magnetostrictive resonator สามารถผลิตได้สำหรับความถี่สูงถึง 100 kHz และสูงกว่านั้น และที่ความถี่เหล่านี้ พวกเขาพบว่ามีการใช้งานที่หลากหลายสำหรับการปรับความถี่ให้คงที่ (คล้ายกับเพียโซอิเล็กทริกควอตซ์) เพื่อรับอัลตราซาวนด์ ฯลฯ

จากมุมมองของผลกระทบแมกนีโตอิลาสติก วัสดุสามารถระบุได้ด้วยพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ค่าสัมประสิทธิ์ความไวต่อสนามแม่เหล็ก… มันถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงในการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ของสารต่อความเครียดสัมพัทธ์หรือต่อความเค้นเชิงกลที่ใช้ และเนื่องจาก การเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของความยาวและความเค้นเชิงกลมีความสัมพันธ์กัน กฎของฮุคจากนั้นค่าสัมประสิทธิ์จะสัมพันธ์กันโดยโมดูลัสของ Young:

การเปลี่ยนแปลงของการซึมผ่านของแม่เหล็กของวัสดุระหว่างการเปลี่ยนรูปสามารถแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าได้โดยใช้การวัดแบบอุปนัย (การแปลงแบบอุปนัยหรือแบบอุปนัยร่วมกัน)

เป็นที่ทราบกันดีว่าค่าความเหนี่ยวนำของขดลวดบนวงจรแม่เหล็กปิดของหน้าตัดคงที่นั้นหาได้จากสูตรต่อไปนี้:

หากตอนนี้วงจรแม่เหล็กเปลี่ยนรูปโดยการกระทำของแรงภายนอก มิติทางเรขาคณิตและการซึมผ่านของแม่เหล็กของวงจรแม่เหล็ก (แกนขดลวด) จะเปลี่ยนไป ดังนั้นการเสียรูปทางกลจะเปลี่ยนความเหนี่ยวนำของขดลวด การเปลี่ยนแปลงในตัวเหนี่ยวนำสามารถคำนวณได้โดยใช้ความแตกต่าง:

วัสดุแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีเอฟเฟกต์ Villari ที่เด่นชัดทำให้สามารถใช้:

สำหรับการแปลงการวัดแบบอุปนัยร่วมกัน การเหนี่ยวนำร่วมของขดลวดจะเปลี่ยนไป:

เอฟเฟ็กต์ Villari ใช้ในทรานสดิวเซอร์วัดค่าความยืดหยุ่นของแมกนีโตสมัยใหม่ซึ่งช่วยให้คุณสามารถวัดแรงและแรงกดที่มีนัยสำคัญ ความเค้นเชิงกล และการเสียรูปในวัตถุต่างๆ