با جایگزین شدن حسگرهای مقاومت مغناطیسی بجای حسگرهای القایی و افزایش دقت و درجه تفکیک، آزمایشات غیرمخرب امروزه وارد مرحله جدیدی از حیات خود شده است.
مطالعات و تحقیقات انجام شده روی مقاومت های مغناطیسی نشان می دهد که نسبت سیگنال به نویز در مقاومت های مغناطیسی به مرتب بهتر از حسگرهای القایی است و ردیابی و ترک یابی در عمق بیشتر سازه های فلزی امکانپذیر گردیده است. طراحی وساخت یک نوع حسگر برای ردیابی ترک و خوردگی در عمق فلزات بخصوص فلزات نگیر نیز صحت مطالب فوق را نشان میدهد.
- مقاومت مغناطیسی
مقاومت مغناطیسی خاصیتی از بعضی مواد است که هنگامی که در معرض یک میدان مغناطیسی قرار می گیرند مقاومت آنها تغییر می کند. شکل (1) نوار باریکی از ماده ای مغناطیسی بنام پرمالدی با 19% آهن و 81% نیکل را نشان میدهد. اگر نوار باریکی در معرض در معرض میدان خارجی قرار نگیرد، پرمالدی دارای یک بردار مغناطیسی داخلی خواهد بودکه راستای آن همان راستای جریان عبوری از نوار مطابق شکل از چپ به راست خواهد بود. هنگامی که نوار تحت تاثیر شدت میدان مغناطیسی H واقع شود که با سطح نوار موازی ولی عمود بر جریان باشد بردار مغناطیسی داخلی پرمالدی حول زاویه α خواهد چرخید. در نتیجه مقاومت مغناطیسی پرمالدی بصورت تابعی از زاویه چرخش α تغییری خواهد کرد که با فرمول (1) محاسبه میشود:
(1) α cos + Δ R R=R
مقادیر R و Δ Rکمیت هایی هستند که به جنس ماده بستگی دارد.
کشف پدیده فوق منجر به توسعه و ساخت حسگرهای مغناطیسی حالت جامد شده است که میتواند جایگزین مناسبی برای حسگرهای القایی در بسیاری از کاربرد ها باشد.
خاطر نشان میشود که تمامی هادیها به نوعی پدیده فوق را از خود بروز میدهند. معذالک دامنه تغییرات R بقدری کم است که استفاده از آنها در ساخت حسگرها ممکن نیست. پیشرفتهای اخیر در ساخت نوارهای بسیار نازک به محققان اجازه ساخت حسگرهایی را داده است که دارای ویژگی چند لایه ای هستند و به مقاومتهای مغناطیسی غول پیکر معروف هستند.
ارزیابی از کیفیت یک ماده با خاصیت مقاومت مغناطیسی طبق رابطه (2) تعیین میشود.
(2) / R- R MR=R %
که در آن MR نسبت مغناطیس شوندگی می باشد و نشان میدهد که حداکثر سیگنالی را که حسگر قادر به تشخیص است چقدر است. این نسبت برای حسگرهای معمولی مقاومت مغناطیسی 1 تا 2 درصد و برای مقاومتهای مغناطیسی غول پیکر 20 تا 50 درصد است.
- عملکرد حسگرهای مقاومت مغناطیسی
هنگامی که حسگر در معرفی سیگنال مغناطیسی ضعیف قرار بگیرد نسبت به سیگنال واکنش نشان داده و مقاومت آن تغییر می کند. معیار عملکرد حسگر وابسته به حساسیتی است که به سیگنال های ضعیف مغناطیسی از خود نشان میدهد.
حد ردیابی سیگنالهای ضعیف مغناطیسی برای حسگرهای مختلف گوناگون است و به حساسیت و میزان نویزپذیری حسگر وابسته است. حد ردیابی طبق تعریف دامنه سیگنال ضعیف مغناطیسی می باشد که در آن مقدار سیگنال به نویز برابر 1 شود. گرچه حساسیت حسگرهای متفاوت معمولا در حوزه وسیع فرکانسی ازفرکانس مستقل است ولی بیشتر حسگرها بدلیل منابع نویز با مشخصه 1/f حد ردیابی کمتری را در فرکانس پایین از خود نشان میدهند.
در فرکانس بالا، حد ردیابی حسگر توسط نویز جانسون که ذاتی مقاومت مغناطیسی است محدود میشود. در حوزه فرکانسی پایین تر از corner frequency که برای انواع حسگرهای مقاومت مغناطیسی متفاوت و در رنج وسیع 10 HZ تا 10 KHZ است، نویز فرکانس پایینی اثر بیشتری را بر عملکرد حسگر نسبت به نویز جانسون از خود نشان میدهد.
علت ایجاد نویز فرکانس پایین ناپایداری مغناطیسی لایه فرو مغناطیسی حسگر در حالیکه نویز جانسون بیشتر به دلیل وجود عامل مقاومتی در حسگر ایجاد میشود و تحقیقات نشان میدهد که حسگرهای با لایه های ضخیم تر نویز جانسون کمتری را تجربه می کنند.
کاهش ذاتی مقاومت های مغناطیسی حوزه جدیدی از تحقیقات روی مقاومت های مغناطیسی است. شکل (2) مقدار حد ردیابی حسگرهای مختلف را که بصورت تجاری در دسترس هستند بصورت تابعی از فرکانس نشان میدهد.
شامل 21 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود تحقیق حسگر ترک و خوردگی در عمق فلزات نگیر با استفاده از مقاومت مغناطیسی
