1 Überblick über die Sensorik

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