مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی، ساخت و بررسی رفتار ترانسدیوسر رزونانسی پیچشی مگنتواستریکتیو

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس گروه ساخت و تولید،
3 عضو هیات علمی دانشگاه بریتیش کلمبیا
4 عضو هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
در این مقاله یک ترانسدیوسر پیچشی مگنتواستریکتیو جدید معرفی می شود. این ترانسدیوسر از یک کله گی مگنتواستریکتیو، یک قطعه پشت بند فولادی و یک محفظه تشکیل شده است. در اثر اعمال یک میدان مغناطیسی مارپیچ که از دو مولفه محوری و محیطی تشکیل شده، کله گی بر اساس "اثر ویدمن" در مواد مگنتواستریکتیو دچار تغییر شکل پیچشی می شود. کله گی از ماده پرمندور تشکیل شده است که یک ماده همسانگرد مغناطیسی می باشد. در این مقاله معادلات دیفرانسیل ارتعاشات پیچشی ترانسدیوسر نوشته شده و یک ترانسدیوسر پیچشی مگنتواستریکتیو با فرکانس رزونانس 12075 هرتز طراحی شده است. فرکانس رزونانس و شکل مود طبیعی ارتعاشی ترانسدیوسر از لحاظ تئوری، عددی و تجربی بررسی شده و با هم مقایسه می شود. اثر پارامترهای مهم بر عملکرد ترانسدیوسر مانند میدان محوری و محیطی و همچنین اثر پیش بار پیچشی مورد بررسی قرار گرفته است. و نقطه کار بهینه ترانسدیوسر مشخص شده است. با توجه به اینکه اکثر ترانسدیوسرهای مورد استفاده در صنعت از نوع طولی بوده و ترانسدیوسرهای پیچشی پیزوالکتریکی به علت برخی از نقاط ضعف و محدودیت ها کاربرد چندانی در صنعت پیدا نکرده اند، لذا این نوع جدید از ترانسدیوسرهای پیچشی می تواند نامزد مناسبی برای کاربردهای صنعتی باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design, Fabrication and Characterization of Resonant Torsional Magnetostrictive Transducer

چکیده English

In this paper, a novel transducer called Magnetostrictive Torsional Resonant Transducer (MTRT) is introduced. The transducer is composed of a magnetostrictive horn, a stainless steel backing and housing. In this transducer a spiral magnetic field, made up of longitudinal and circumferential components, is applied to the magnetostrictive horn. As a result, the magnetostrictive horn oscillates torsionally according to the Wiedemann effect. The magnetostrictive horn is made of "2V permendur", which has isotropic magnetic properties. The differential equations of the torsional vibration of the transducer are derived, and the transducer is designed for a resonant frequency of 12075 Hz. Natural frequency and mode shape of the transducer are considered theoretically, numerically, and experimentally. The effects of important parameters such as axial and circumferential magnetic fields, and torsional prestress on the torsional displacement of the MTRT are considered, and the optimum working point is determined. These are promising features for industrial applications.

کلیدواژه‌ها English

Magnetostrictive
torsional transducer
permendur
Wiedemann effect