超聲波流量計(jì)探頭及換能器原理 五十一

為了獲得無失真的能量轉(zhuǎn)換，我們同樣可以采用極化系統(tǒng)，即在原鐵磁體上沿軸向另外施加一個(gè)穩(wěn)恒磁場(chǎng)（即極化磁場(chǎng)或稱偏置磁場(chǎng)），用B∥和B分別表示極化磁感應(yīng)強(qiáng)度和簡(jiǎn)諧交變磁感應(yīng)強(qiáng)度，則有：Tm= γ（B∥+ B）2= γ（B∥2+2B∥B+B2）= γ（B∥2+2B∥Bm·cosωt+Bm2·cos2ωt）= γ[B∥2+2B∥Bm·cosωt+（Bm2/2）（1+cos2ωt）]= γ[B∥2+（Bm2/2）]+2γB∥Bm·cosωt+（Bm2cos2ωt/2）式中第一項(xiàng)為恒定應(yīng)力，它對(duì)激發(fā)超聲波是不起作用的，第二項(xiàng)為用于激發(fā)超聲波的交變應(yīng)力，第三項(xiàng)是畸變部分。當(dāng)我們?nèi)?span lang="EN-US">B∥»Bm時(shí)可將第三項(xiàng)忽略不計(jì)。

這樣，我們可以把磁致伸縮應(yīng)力與交變磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系寫成：T=2γB∥Bm·cosωt=（2γB∥）Bm=σ（B∥）·B式中的σ（B∥）=2γB∥稱為磁致伸縮應(yīng)力常數(shù)。

同樣，我們可以得到在自由狀態(tài)下磁致伸縮應(yīng)變與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系：S=β（B∥）·B式中的β（B∥）=2CB∥為磁致伸縮應(yīng)變常數(shù)，它與材料有關(guān)并與對(duì)材料施加的恒定磁感應(yīng)強(qiáng)度B∥成正比，C為沿磁場(chǎng)方向和伸縮方向的彈性模量。由于T=CS，因此σ（B∥）=Cβ（B∥）

 [2]反向線型磁致伸縮效應(yīng)

被磁化（被極化）的細(xì)棒形鐵磁材料在受到交變應(yīng)力作用時(shí)發(fā)生交變應(yīng)變，則會(huì)引起該棒的磁化狀態(tài)（磁通密度）發(fā)生變化，此即反向線型磁致伸縮效應(yīng)（正向線型磁致伸縮效應(yīng)的逆效應(yīng)），其應(yīng)變Sl與附加磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系有：H=λ（B∥）·Sl式中的λ（B∥）=4πσ（B∥）稱為反向磁致伸縮常數(shù)。這種效應(yīng)即是磁致伸縮式換能器接收超聲信號(hào)的原理。

超聲波流量計(jì)