1 Ãberblick über die Sensorik
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286 5.5 Andere Sensoren 5.5.2 Magnetoelastische Sensoren 287<br />
5.5.2-1 zusammengestellt. Die Ursache für <strong>die</strong>sen Effekt liegt in dem Zusammenhang<br />
zwischen elastischer Gitterdehnung und einer Vorzugsorientierung der Magnetisierung<br />
(Magnetostriktion, s. Band 1, Abschnitt 7.2.2).<br />
verschiedenen äußeren mechanischen Spannung wieder.<br />
Bild 5.5.2-2<br />
Abhängigkeit der Magnetisierungskurve der magnetischen Polarisation J s von der<br />
mechanischen Spannung σ für eine amorphe Co-Legierung (nach [5.30])<br />
Wird durch einen Spulenstrom ein konstantes Magnetfeld erzeugt, dann führt eine Änderung<br />
der mechanischen Spannung zu einer induzierten elektrischen Spannung, d.h.<br />
das System kann zur Messung von Kraft- oder Spannungsänderungen eingesetzt werden<br />
(Bild 5.5.2-3).<br />
Bild 5.5.2-1<br />
Hysteresekurven verschiedener Werkstoffe (charakterisiert durch <strong>die</strong> longitudinale<br />
Sättigungsmagnetostriktion λ s , s. Band 1, Abschnitt 7.2.2) ohne (durchgezogen)<br />
und mit (gestrichelt) Einwirkung einer mechanischen Spannung σ (nach [5.30])<br />
a) kristallines NiFe, λ s = +25·10 -6<br />
b) kristallines reines Ni, λ s = –35·10 -6<br />
c) amorphe Co-Legierung, λ s = –3,5·10 -6<br />
Bild 5.5.2-2 gibt <strong>die</strong> Feldstärke-Abhängigkeit der magnetischen Polarisation J s bei<br />
Bild 5.5.2-3<br />
Der Spulenkern eines induktiven Magnetsensors <strong>die</strong>nt gleichzeitig als Federkörper<br />
für eine Kraftmessung: Eine Dehnung führt bei vorgegebenem Magnetfeld H<br />
(eingestellt über den Strom I) über den magnetostriktiven Effekt zu einer Änderung<br />
der Magnetisierung, welche eine Spannung U ind in <strong>die</strong> Induktionsspule induziert.<br />
Als Spulenkerne für Zug-, Druck- und Torsionsbelastung eignen sich z.B. amorphe<br />
Metalle, <strong>die</strong> eine erhebliche mechanische Festigkeit (Tab. 5.2.2-1) aufweisen können<br />
(nach [5.31]).<br />
In ähnlicher Weise können auch Sensoren für eine mechanische Belastung durch Biegung,<br />
Torsion (Drehmomentsensor) u.a. aufgebaut werden. Auch der in Bild 4.4-2