
【電】 magnetic strain gage
magnetism
【化】 strain gauge
磁性應變規(Magnetic Strain Gauge)是一種基于磁緻伸縮效應或磁阻變化原理的傳感器裝置,用于測量材料受力後的形變量。其核心功能是将機械應變轉化為可量測的磁信號變化,廣泛應用于土木工程、航空航天和機械制造等領域。
基礎原理
該裝置依賴于鐵磁材料的磁導率隨機械應力變化的特性(磁彈性效應)。當被測物體發生形變時,附着于表面的磁性材料内部磁疇結構改變,導緻磁阻或磁通量産生線性變化。此現象可通過惠斯通電橋電路轉化為電壓信號輸出,例如采用坡莫合金等磁緻伸縮材料時,靈敏度可達0.1%應變精度。
結構組成
典型結構包含磁芯線圈、保護基闆和信號處理單元。美國國家标準技術研究院(NIST)在《傳感器技術手冊》中指出,其線圈繞組密度與基底材料的熱膨脹系數需嚴格匹配,以降低溫度漂移誤差。
工業應用
在橋梁健康監測系統中,磁性應變規能實現長期埋入式測量,中國鐵道科學研究院的測試數據顯示,其疲勞壽命可達10次循環載荷,優于傳統電阻式應變片。航空航天領域則用于發動機葉片應力分布分析,德國物理技術研究院(PTB)認證的型號可耐受1200℃高溫環境。
校準标準
根據ASTM E251-92标準,磁性應變規需在恒溫條件下使用标準梁裝置進行靈敏度标定,線性度誤差需控制在±0.5%FS範圍内。日本計測學會的比對實驗表明,磁通門式設計可提升低頻信號的信噪比達40dB以上。
“磁性應變規”的英文為magnetic strain gauge。以下是綜合解釋:
結合兩者,“磁性應變規”應指利用磁性材料或磁特性變化來檢測物體形變的測量裝置。
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