Traductoare Piezomagnetice

Introducere

Traductoarele piezomagnetice sunt dispositive a caror functionare se bazeaza pe efectul piezomagnetic direct (de modificarea starii de magnetizatie la aplicarea unei forte mecanice) si de efectul piezomagnetic invers (de deformare elastica a materialului la aplicarea unui camp magnetic).

Principalele utilizari ale traductoarelor piezoelectrice sunt urmatoarele:

- generatoare de ultrasunete pentru scopuri tehnologice (curatire ultrasonica, sudura ultrasonica, taiere ultrasonica).

- generatoare si receptoare de ultrasunete pentru aparatura de masura si control;

- filtre si linii de intarziere pentru aparatura radio si telecomuniatii;

-generatoare de ultrasunete pentru scopuri biologice si medicale (diagnosticare si terapeutica).

Principiul de functionare al traductoarelor piezomagnetice

Dispozitivele piezomagnetice isi bazeaza functionarea pe interactiunea dintre marimile magnetice (camp magnetic H si inductie magnetica B) si cele elastice (tensiunea electrica T si deformatia elastica specifica S), definite de urmatorul sistem de ecuatii in complex simplificat:

{█([-S]= [s^B ][-T]+ [g_t ][-B]@ [-H]= -[g][-T]+[〖μ^T]〗^(-1) [-B] )┤

unde :

- [s^B ] este matricea coeficientilor de complianta la inductie magnetica constanta

- 〖[μ〗^T] este matricea coeficientilor de permeabilitate magnetica de tensiune elastica constanta

- [g] este matricea coeficientilor piezomagnetici

Cel mai utilizat mod de vibratie elastica in traductoarele piezomagnetice este modul longitudinal, caracterizat de o unda elastic longitudinala excitata intr-un circuit magnetic inchis din figura 1 a) sau deschis din figura 1 b).

In cazul particular in care extremitatile barei sunt libere fortele -(F_1 ) si -(F_2 ) avand valoarea nula, se obtine un rezonator piezomagnetic a carei schema se poate obtine din schema traductorului piezomagnetic din figura 6 a) unde

-z_m = z_0/2 th -γ_1/2

Schema din figura 6 b) rezulta prin trecerea impedantei elastice -z_m in sectiunea electrica si dezvoltarea in serie de puteri a tangentei hiperbolice in jurul rezonantei elastice caracterizata de expresiile urmatoare:

-z_m = cth -γ_01/2

-γ_01/2 = π/2

Schema echivalenta completa din figura 6 b) a fost obtinuta prin considerarea piederilor de energie de natura electrica si elastica, reflectata in expresiile complexe ale coeficientilor -μ_33^S si -s_33^B :

-μ_33^S = -μ_33^'S – j -μ_33^''S = -μ_33^'S (1 – j 1/Q_e )

-s_33^B = -s_33^'B – j -s_33^''B = -s_33^'B (1 – j 1/Q_m )

unde -Q_e reprezinta factorul de calitate electric al bobinei cu miez feromagnetic L_O^S, iar -Q_m reprezinta factorul de calitate elastic.