模型如图 1 所示,DSP 控制脉冲信号作用于激励脉冲电路,产生的脉冲电流作用波导丝,便会产生一个环形磁场 Фi,该环形磁场将沿着波导丝向活动磁铁方向以光速传播; 而活动的永磁铁会在其周围引发一个轴向的稳恒磁场 Фm,这两个磁场相交,便会瞬间合成一个螺旋形的扭转磁场 Ф,根据磁致伸缩效应,波导丝在两个磁场交汇处的部分将会产生瞬间形变,由此形成一个弹性波,该弹性波会以固定的速度向波导丝两边传播。
当弹性波到达检测线圈位置时,一方面会引起线圈的磁畴发生变化,另一方面磁感应强度 B 也会因为逆磁致伸缩效应而发生相应变化。根据法拉第电磁感应规律,在检测线圈上将能够检测到感应电压,可以用式( 1) 来描述:
e = - NS( dB/dt)
式中: e 为感应电压,V; N 为线圈匝数; S 为线圈的截面面积; dB/dt 为磁感应强度变化率。
当 DSP 产生激励信号时,开启 A/D 采样直到检测到弹性波时结束,由于 A/D 转换速率已知,可以计算 A/D 转换的次数得到从永磁铁到线圈的传输时间 t,弹性波的传输速度 v,线圈和磁铁之间的距离 L 就可以用式( 2) 计算得到。
L = vt
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