
【电】 magnetic strain gage
magnetism
【化】 strain gauge
磁性应变规(Magnetic Strain Gauge)是一种基于磁致伸缩效应或磁阻变化原理的传感器装置,用于测量材料受力后的形变量。其核心功能是将机械应变转化为可量测的磁信号变化,广泛应用于土木工程、航空航天和机械制造等领域。
基础原理
该装置依赖于铁磁材料的磁导率随机械应力变化的特性(磁弹性效应)。当被测物体发生形变时,附着于表面的磁性材料内部磁畴结构改变,导致磁阻或磁通量产生线性变化。此现象可通过惠斯通电桥电路转化为电压信号输出,例如采用坡莫合金等磁致伸缩材料时,灵敏度可达0.1%应变精度。
结构组成
典型结构包含磁芯线圈、保护基板和信号处理单元。美国国家标准技术研究院(NIST)在《传感器技术手册》中指出,其线圈绕组密度与基底材料的热膨胀系数需严格匹配,以降低温度漂移误差。
工业应用
在桥梁健康监测系统中,磁性应变规能实现长期埋入式测量,中国铁道科学研究院的测试数据显示,其疲劳寿命可达10次循环载荷,优于传统电阻式应变片。航空航天领域则用于发动机叶片应力分布分析,德国物理技术研究院(PTB)认证的型号可耐受1200℃高温环境。
校准标准
根据ASTM E251-92标准,磁性应变规需在恒温条件下使用标准梁装置进行灵敏度标定,线性度误差需控制在±0.5%FS范围内。日本计测学会的比对实验表明,磁通门式设计可提升低频信号的信噪比达40dB以上。
“磁性应变规”的英文为magnetic strain gauge。以下是综合解释:
结合两者,“磁性应变规”应指利用磁性材料或磁特性变化来检测物体形变的测量装置。
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