INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA. Campus São Paulo. Sensores Magnéticos

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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA Campus São Paulo Sensores Magnéticos Aluno: Marcos Henrique dos Santos Salvador RGM: Turma: E4 Aluno: Evaldo de Sousa RGM: Turma: E4 São Paulo, outubro de 2012

2 Indice Introdução 4 Definições 4 Variáveis 4 Atuadores 4 Sensor 4 Sensor Analógico 5 Sensor Digital 5 Transdutor 5 Características fundamentais 6 Tipos de Saída 6 Digital ou Binária 6 Analógica 7 Linearidade 7 Alcance (Range) 8 Velocidade de Resposta 8 Sensores Magnéticos 9 Sensor magnético mais conhecido 9 Aplicações dos sensores magnéticos 9 Diretas 9 Indiretas 9 Exemplos De Tipos De Sensores Magnéticos 9 Unidades Magnéticas 10 Faixa de intensidade da indução magnética em que os sensores são utilizados 10 Exemplos de Sensores Magnéticos 11 Reed Switch 11 Sensor de Efeito Hall 12

3 Sensor Hall de Saída Analógica 13 Sensor Hall de Saída Digital: 14 Sensores de Efeito Hall de Saída Digital 15 Aplicações: 15 Vantagens dos sensores Hall 15 Desvantagens dos sensores Hall 15 Sensores Magnetostrictivo 16 Definição de Magnetostricção: 16 Materiais de magnetostricção gigante 19 Aspectos Construtivos dos Sensores Magnetostrictivos 20 Referências Utilizadas 21

4 Introdução Em diversas aplicações é preciso determinar as condições (ou variáveis) do sistema. É necessário obter os valores das variáveis físicas do ambiente a ser monitorado. Para isso são utilizados os sensores. Um sensor é um dispositivo que responde a um estímulo físico/químico de maneira específica e mensurável analogicamente. Os sensores servem para informar um controlador (que pode ser um circuito eletrônico ou uma pessoa) a respeito de um evento que ocorra externamente, sobre o qual ele deva atuar, ou a partir do qual ele deva comandar uma determinada ação. Definições Inicialmente é necessário mostrar a diferenciação entre alguns elementos presentes em um sistema de qualquer natureza. Os principais elementos que atuam sobre um sistema são os sensores e atuadores, pois eles verificam e interferem no ambiente controlado. Variáveis São fenômenos físicos que chamamos simplesmente VARIÁVEIS, por exemplo, temperatura, pressão, intensidade luminosa, etc. Cada sistema de medição pode ser compreendido em termos do que ele faz, por exemplo, indicar temperatura ou totalizar a vazão ou registrar a pressão de um sistema qualquer. Atuadores São dispositivos que modificam uma variável controlada. Recebem um sinal proveniente do controlador e agem sobre o sistema controlado. Sensor Termo empregado para designar dispositivos sensíveis à alguma forma de energia do ambiente, que pode ser luminosa, térmica, cinética, etc, relacionando informações sobre uma grandeza física que precisa ser mesurada (medida), como por exemplo, temperatura, pressão, velocidade, corrente, aceleração, posição, etc.

5 Sensor Analógico Este tipo de sensor pode assumir qualquer valor no seu sinal de saída ao longo do tempo, desde que esteja dentro da sua faixa de operação. Essas variáveis são mensuradas por elementos sensíveis com circuitos eletrônicos não digitais. A figura abaixo ilustra a variação de uma grandeza física (no caso temperatura) de forma analógica: Sensor Digital Esse tipo de sensor pode assumir apenas dois tipos de valores no seu sinal de saída ao longo do tempo, que podem ser interpretados como zero ou um. Não existem naturalmente grandezas físicas que assumam esses valores, mas eles são assim mostrados ao sistema de controle após serem convertidos por um circuito eletrônico (geralmente um comparador). Transdutor É a denominação que recebe um dispositivo completo, que contém o sensor, usado para transformar uma grandeza qualquer em outra que pode ser utilizada nos dispositivos de controle. Um transdutor pode ser considerado uma interface às formas de energia do ambiente e o circuito de controle ou eventualmente entre o controle e o atuador. Os transdutores transformam uma grandeza física em um sinal elétrico que pode ser interpretado por um sistema de controle. Muitas vezes os termos sensor e transdutor são usados indistintamente. Neste caso, o transdutor é o instrumento completo que engloba sensor e todos os circuitos de interface capazes de serem utilizados numa aplicação industrial.

6 Características fundamentais Há uma série de características relacionadas aos sensores que devem ser levadas em consideração na hora da seleção do sensor mais indicado para uma aplicação. No âmbito industrial, é fundamental uma grande quantidade de características, principalmente quando tratamos de automação e instrumentação industrial. Para nosso estudo, analisaremos algumas dessas características, de acordo com nosso foco. Tipos de Saída Digital ou Binária A saída do dispositivo é discreta, ou seja, só assume valores "0" ou "1" lógicos (saída on/off). Esse tipo de saída só é capaz de determinar se uma grandeza física atingiu um valor predeterminado. A figura a seguir ilustra a saída de um sensor digital de acordo com a variação da entrada ao logo do tempo:

7 Analógica O transdutor possui uma saída contínua. Buscam-se sensores que possuam sua saída analógica próxima a uma réplica da variação da grandeza física. Como ilustrado abaixo: Linearidade Esse conceito se aplica a sensores analógicos. É a curva de saída do sensor, a partir da grandeza medida. Buscam-se respostas proporcionais às entradas, para facilitar a montagem do circuito de interface, porém nem sempre isso é possível, pois alguns tipos de sensores não são lineares. A figura abaixo mostra a diferença entre um sensor linear e um nãolinear:

8 Alcance (Range) Representa toda a faixa de valores de entrada de um sensor. Velocidade de Resposta Trata-se da velocidade com que o sensor fornece o valor da variável. O ideal é que o sensor possua uma resposta instantânea, pois uma resposta lenta pode prejudicar muito a eficiência do sistema de controle.

9 Sensores Magnéticos São sensores que efetuam um chaveamento eletrônico mediante a presença de um campo magnético externo proveniente de um ímã permanente, próximo e dentro da área sensível. Esses sensores podem ser sensíveis aos pólos do imã ou somente a um pólo. Sensor magnético mais conhecido A bússola já era utilizada a mais de anos pelos chineses Aplicações dos sensores magnéticos Diretas Medição do campo magnético terrestre Leitura de fitas e discos magnéticos Cartões de crédito e de identificação Indiretas Detecção do fluxo de corrente (através do seu campo magnético) Sensores de deslocamento mecânico (linear e angular) Chaves sem contato Exemplos De Tipos De Sensores Magnéticos Bobinas são dispositivos simples baseadas na indução. A tensão induzida é gerada apenas quando a indução magnética varia com o tempo. A implementação em circuitos integrados não é usual. O Fluxgate consiste de duas bobinas (enrolamentos). São de fabricação complexa e cara. Materiais magnetoresistivos mudam sua resistividade quando expostos a um campo magnético. Materiais ferromagnéticos tem um grande efeito magnetoresistivo. Não são lineares mas tem uma sensibilidade relativamente grande. O silício apresenta um baixo efeito magnetoresistivo.

10 SQUIDS (Superconductivity Quantum Interface Device), são sensores baseados no efeito da quantização de fluxo magnético e efeito Josephson, ambos relacionados ao estado da supercondutividade. Dispositivos Hall são sensores magnéticos bem populares. Podem ser produzidos em grande escala através de processos microeletrônicos o que os torna baratos. Quando fabricados com tecnologia microeletrônica, nenhum processamento extra é necessário. Unidades Magnéticas Faixa de intensidade da indução magnética em que os diferentes sensores são utilizados

11 Exemplos de Sensores Magnéticos Reed Switch São dispositivos que funcionam como interruptores (liga/desliga), acionados por campos magnéticos produzidos por ímãs ou eletro-ímãs dele aproximados. O reed-switch é composto por: Uma cápsula de vidro Duas lâminas de um material ferromagnético (ligas de níquel e ferro). Ampola de vidro com um gás inerte. Para acionar o reed-switch é necessário induzir a magnetização das lâminas, fazendo com que elas se atraiam magneticamente, para isso basta aproximar um pequeno ímã do reedswitch, como mostra a figura a seguir. São usados para acionar, magneticamente, dispositivos eletroeletrônicos como alarmes, trancas elétricas, portas, circuitos eletrônicos de partida, ATENÇÃO: Para termos uma ação correta das lâminas fechando os contatos, o campo magnético precisa ser corretamente orientado. Se o campo não magnetizar as lâminas de modo que elas se atraiam, não haverá a atuação da chave.

12 Sensor de Efeito Hall O sensor de Efeito Hall recebe este nome, pois é baseado no efeito Hall descoberto em 1879 por Edwin Hall. Este efeito é o resultado da força de Lorentz no movimento de elétrons sujeitos a um campo magnético. O efeito Hall é a produção de diferença de potencial através de um condutor elétrico. Essa tensão e transversa a corrente no condutor e é perpendicular ao campo magnético. O Efeito Hall ocorre devido a cargas elétricas tenderem a desviar-se de sua trajetória por causa da força de Lorentz. Desta forma cria-se um acúmulo de cargas nas superfícies laterais do condutor produzindo uma diferença de potencial. Diagrama do efeito Hall, mostrando o fluxo de elétrons. 1. Elétrons (não a corrente convencional!) 2. O elemento Hall, ou sensor Hall 3. Imãs 4. Campo magnético 5. Fonte de alimentação Descrição: Na figura "A", o elemento Hall recebe uma carga negativa na extremidade superior (simbolizado pela cor azul) e uma positiva na extremidade inferior (cor vermelha). Em "B" e "C", tanto a corrente elétrica ou o campo magnético são revertidos, causando a polarização reversa. Invertendo ambas corrente e campo magnético (figura "D") faz com que o elemento Hall novamente assuma a carga negativa na extremidade superior.

13 O efeito Hall permite a obtenção de dois resultados importantes: Determinar o sinal da carga dos portadores, bastando medir a diferença de potencial entre as superfícies superior e inferior. Fornece o valor da densidade de portadores. Sensores de efeito Hall tem a capacidade de medir tanto campos contínuos (DC) como alternados (AC) em um único instrumento. Praticamente todos os gaussímetros (medidor de campo magnético) portáteis utilizam sensores Hall. Sensor Hall de Saída Analógica O sensor de Efeito Hall tem como principal característica a linearidade. Sua saída, a chamada tensão de Hall (Vh), pode ser expressa como: Vh I x B. Onde I é a corrente e B o campo magnético. Para que o sensor funcione é necessário um condicionamento do sinal através de um estágio amplificador e de compensador de temperatura. Se a fonte de corrente não estiver regulada, será necessário regular a tensão também. Como a tensão Vh de saída é da ordem de 30μV, o amplificador tem que ter baixo ruído, alta impedância de entrada e bom ganho. O regulador mantém a corrente constante para que a saída dependa apenas do campo magnético. Obs.: A tensão Hall de saída varia conforme varia o campo magnético e, este, por sua vez, pode ser positivo ou negativo. Para que isso não afete tanto a saída, forçamos um offset no amplificador diferencial. Como a tensão de entrada fornece um limite na tensão de saída, o aumento excessivo do campo magnético, apenas fará com que o amplificador sature.

14 Sensor Hall de Saída Digital: Existem quatro tipos de sensores de efeito Hall de saída digital. Sensor de efeito Hall unipolar; Sensor de efeito Hall bipolar; Sensor de efeito Hall omnipolar; Sensor de efeito Hall latch de efeito Hall. Sensor de efeito Hall unipolar Reage a um campo magnético positivo, ou seja, apenas quando o pólo positivo do imã se aproximar do sensor é que ele irá conduzir. Enquanto o imã estiver próximo do sensor, ele continuará conduzindo, só deixando de fazê-lo, quando o imã for afastado. Sensor de efeito Hall bipolar Reage a qualquer tipo de campo magnético, mantendo sua saída acionada na presença de um pólo sul magnético, sendo desligado na presença de um pólo norte magnético. Ele é usado em aplicações onde os pólos sul e norte de imãs se encontram muito próximos, como em um anel de imãs em motores. Sensor de efeito Hall omnipolar Detecta qualquer tipo de campo magnético, mas trabalha basicamente como o sensor unipolar: quando há a presença de imãs, ele é acionado, mas na sua retirada ele desaciona. Este sensor simplifica a montagem do projeto, já que não é necessário se conhecer o pólo do imã que ficará voltado para o sensor. Sensor de efeito Hall latch de efeito Hall Na presença de um imã, aciona sua entrada, e a mantém acionada até que o imã se aproxime novamente do sensor.

15 Sensores de Efeito Hall de Saída Digital Para os sensores Hall de saída digital, é necessário adicionar um disparador Schmitt. Como exemplo, ilustraremos o funcionamento dos sensores Hall da Infineon da série TLE. Estes sensores geralmente são compostos do próprio elemento Hall, um amplificador de transcondutância, um disparador Schmitt e um estágio de saída que corresponde a um transistor de coletor aberto. Aplicações: O sensor de efeito Hall é um transdutor que varia sua tensão de saída em resposta a um campo magnético. Assim, podemos encontrar diversas aplicações do mesmo em projetos, basta que seja possível converter o que se deseja medir numa variação de campo magnético. Alguns exemplos de utilização do sensor de efeito Hall: Sensor de corrente. Sensor de fluxo. Sensor de posição. Sensor de velocidade. Vantagens dos sensores Hall Velocidade de resposta Robustez Durabilidade Variedade de formatos e sensibilidades Não necessita de encapsulamento especial Medição sem contato Desvantagens dos sensores Hall Não são apropriados para medir campos magnéticos de baixa intensidade Offset

16 Sensores Magnetostrictivo Definição de Magnetostricção: A magnetostricção é a propriedade dos materiais ferromagnéticos de se deformarem pela presença de um campo magnético externo. Trata-se de uma propriedade inerente ao material que não muda com o tempo, como pode acontecer com alguns materiais ferroelétricos. Este fenômeno foi descoberto por James Joule em 1842, quando ele observou que, na presença de um campo magnético na direção do eixo de uma barra de ferro, esta experimentava um incremento em seu comprimento. Os materiais magnetostrictivos experimentam também o efeito inverso, ou seja, ante uma deformação do material, se induz um campo magnético, o que é conhecido como efeito Villari. Outro efeito relacionado é o efeito Wiedemman, que acarreta uma torção no material ocasionada por um campo magnético helicoidal, ocorrendo também o efeito inverso, chamado efeito Mateucci. A magnetostricção pode ser positiva se, na presença de um campo magnético, o material se expande ou negativa, caso contrário. Em ambos os casos, o volume não varia porque na direção perpendicular à deformação se produz uma deformação proporcional de sinal contrário. Alguns efeitos magnetostrictivos implicam acoplamentos nas três direções do espaço e a natureza anisotrópica da magnetostricção. Assim, quando uma amostra desmagnetizada tem sua magnetização alinhada por um campo magnético, a deformação da amostra é anisotrópica. Manifestações de magnetostricção podem ser evidenciadas devido a aplicação de campos magnéticos constantes, aumentando sua intensidade ou variando sua direção. A figura a seguir ilustra a aplicação de um campo magnético ao longo do maior eixo do material ferromagnético e a sua deformação correspondente medida em termos da variação do comprimento relativa ao comprimento original. Podemos observar também em (b) que para campos magnéticos mais intensos existe uma saturação do efeito. A deformação que se apresenta é independente do sinal do campo aplicado, ou seja, é unipolar e se manifesta com campos magnéticos em ambos os sentidos. Como veremos a seguir, a deformação é proporcional ao quadrado da magnetização e a resposta é inerentemente não linear. Figura: (a) Magnetostricção causada pela aplicação de um campo magnético, (b) variação da deformação com relação ao campo aplicado.

17 Os materiais ferromagnéticos têm regiões chamadas domínios magnéticos nos quais os momentos magnéticos estão orientados na mesma direção. De um modo geral, cada domínio tem dimensões da ordem do mícron e comporta-se como um ímã, eles são separados por zonas de transição chamadas de paredes de domínio, onde a magnetização afasta-se da orientação da magnetização do domínio e gradualmente, aproxima-se da orientação da magnetização do domínio adjacente. No estado desmagnetizado, a orientação da magnetização dos domínios está distribuída de tal maneira que o material, como um todo, tenha magnetização nula. A figura a seguir ilustra o comportamento dos domínios quando o campo aplicado é zero, e ao aplicar um campo magnético H1, onde os domínios tendem a se orientar e o comprimento L do cubóide aumenta e a sua largura W diminui. O efeito magnetostrictivo mais conhecido é o ruído de um transformador em operação. Este ruído vem da contração cíclica do núcleo dos transformadores, que possuem um alto valor da constante de magnetostricção. A origem microscópica da magnetostricção é o acoplamento spin-órbita, ou seja, entre os spins eletrônicos e o movimento orbital dos elétrons em torno dos núcleos atômicos. A energia dos estados eletrônicos em regiões onde há momento magnético é menor do que aquela que é verificada nos orbitais atômicos de mesma espécie na ausência do campo magnético. Por conta desta diferença de energia os spins eletrônicos se alinham ao campo, modificando os orbitais atômicos e consequentemente, modificando a distância interatômica do material sujeito ao campo. Macroscopicamente a variação das distâncias interatômicas produzem o deslocamento e rotação de domínios magnéticos que, por sua vez, gera a deformação macroscópica nos materiais que chamamos magnetostricção, usualmente entre uma parte em mil e uma parte em um milhão em ligas binárias simples. Dependendo do tipo de material tais deformações podem implicar em expansão e em encolhimento da dimensão na direção do campo magnético externo aplicado. Como tais deformações são isovolumétricas as modificações nas dimensões transversais à direção do campo magnético têm o sentido oposto. Em materiais sujeitos a altos campos magnéticos verifica-se também efeitos de segunda ordem relacionados a magnetostricção (magnetostricção forçada) e, abaixo da temperatura de Curie, verifica-se que a expansão volumétrica pode ser anisotrópica. Portanto, a magnetostricção é um parâmetro importante que relaciona as propriedades magnéticas macroscópicas básicas dos materiais com sua estrutura atômica. A compreensão dos fenômenos magnetoelásticos é importante apesar de ser uma área do conhecimento onde basicamente descrições fenomenológicas são feitas. A aplicação industrial de dispositivos baseados em fenômenos magnetoelásticos tem crescido significantemente nas últimas décadas. Ênfase tem sido dada nos dispositivos para atuação e sensoriamento remoto de alto desempenho. A expectativa é que os sensores magnetoelásticos terão futuramente melhor desempenho que seus equivalentes semicondutores. Figura: Comportamento dos domínios magnéticos: (a) sem aplicar campo, (b)aplicando campo magnético. O limite da deformação que pode ser alcançado em um material magnetostrictivo depende da distribuição prévia dos domínios. A orientação inicial dos domínios pode ser forçada, por exemplo, mediante uma deformação inicial ou a um tratamento térmico sob a ação de um campo magnético. As ações mecânicas sobre um material magnetostrictivo variam o limite alcançável de deformação. Assim, em materiais com coeficiente de magnetostricção positivo, a compressão inicial de uma peça magnetostrictiva alinha os domínios magnéticos na direção perpendicular ao eixo de compressão. Neste caso, o material terá mais domínios

18 susceptíveis a girar na presença de um campo magnético aplicado na direção adequada e então a deformação máxima possível aumentará. Contudo um campo magnético mais intenso pode ser necessário para se chegar a este valor máximo. Para valores pequenos de campo aplicado, um deslocamento é produzido nos limites dos domínios de orientação contrária ao campo aplicado, favorecendo os domínios que se encontram no mesmo sentido do campo aplicado que então se expandem. O incremento de volume destes domínios não produz deformação. Quando o campo aumenta mais, os domínios que ainda não estão na direção do campo aplicado giram no sentido deste campo. É nesta etapa onde se produz a deformação magnetostrictiva. Em um campo mais intenso ainda, o material se comporta como contendo um único domínio alinhado com o campo externo. A temperatura de Curie é a temperatura na qual os materiais magnéticos perdem suas propriedades ferromagnéticas, esta transição é reversível através do resfriamento do material. (a) (b) (c) Figuras: Comportamento dos domínios magnéticos: (a)aplicando campo magnético para a esquerda (b) sem aplicar campo, (c)aplicando campo magnético para a direita. Os domínios são formados quando um material é resfriado abaixo da temperatura de Curie Tc. A figura abaixo apresenta a dependência da deformação com a magnetização, Considerando uma esfera ferromagnética a uma temperatura maior que Tc, como se ilustra na Fig. 2.3(a), quando a temperatura fica abaixo de Tc, os domínios se formam e acontece uma magnetostricção espontânea λ0, Na Fig.2.4(b) quando um campo é aplicado os domínios se expandem até um valor máximo que é dado pela magnetostricção de saturação λs, Figura: Processo de deformação de um material ferromagnético, (a) a uma temperatura maior que Tc, (b) a uma temperatura menor que Tc, se tem uma magnetostricção espontânea, (c) magnetostricção de saturação.

19 Materiais de magnetostricção gigante Durante os anos sessenta o início do estudo de materiais com magnetostriccão gigante (GMM) se deu com a descoberta de terras raras que apresentavam uma alta magnetostricção. Em 1972 Clark descobriu que materiais baseados em terras raras aos quais se acrescentava ferro experimentavam grandes deslocamentos magnetostrictivos. A deformação nestes elementos era da ordem de ( partes por milhão), possuindo três ordens de magnitude maior que a magnetostricção do níquel, contudo esta deformação somente era alcançada a baixas temperaturas. A adição de terras raras altamente magnetostrictivas principalmente samário, térbio e disprósio combinados a metais de transição como o níquel, cobalto e ferro apresentaram um aumento na temperatura de Curie das ligas estudadas. No estudo destas ligas, foram também analisadas combinações de térbio e ferro (TbFe) e disprósio e ferro (DyFe), onde foi alcançada uma deformação em temperaturas mais altas, acima de , particularmente no composto TbFe 2. Este último composto apresentava uma elevada anisotropia magnética, ou seja, suas propriedades magnéticas dependiam fortemente na direção em que eram medidas. Esta anisotropia foi compensada pela substituição parcial de Térbio por outra terra rara. Este novo material chamado de Terfenol- D, Tb x Dy 1 -xfe 2 onde 0.25 < x < 0.3; tem a característica que para um x fixo, e com o mesmo valor de temperatura, uma pequena variação do ferro produz uma variação na deformação de aproximadamente O nome deste material veio de Térbio, Ferro, Naval Ordinance Laboratory e Disprósio. O Terfenol-D é o material com magnetostriccão gigante comercialmente mais usado e o primeiro material magnetostrictivo utilizado como um transdutor. Ele tem uma elevada não-linearidade e consegue deformações da ordem de 1600x10-6 para campos magnéticos no valor de 160 ka/m (0.2 T). Nas últimas pesquisas sobre materiais magnetostrictivos tem-se buscado o desenvolvimento de compostos que minimizem a anisotropia magnética e histerese. Por exemplo, compostos como o Terfenol-DH, são produzidos pela substituição parcial do térbio e disprósio por hólmio. Ligas compostas por titânio e níquel comercialmente conhecidas como Nitinol oferecem grandes valores da deformação da ordem de x 10-6, mas tem uma resposta dinâmica inferior. Outros materiais que também estão em estudo são NiMnGa e a ligas de ferro com níquel que em princípio apresentam as características procuradas: alta magnetostricção a temperatura ambiente e baixa anisotropia. Comercialmente o Terfenol-D pode ser encontrado em várias formas como sólido, filmes e pó. Este material é em geral usado na detecção de forca, movimento e campo magnéticos. Sensores baseados nas propriedades do Terfenol-D podem se agrupar em três grupos de acordo com suas propriedades magneto-mecânicas: sensores passivos, sensores ativos e sensores combinados. Os sensores passivos usam o efeito magneto-mecânico como o efeito Villari ao medir parâmetros externos como força, pressão, vibração. Sensores ativos usam uma excitação interna do Terfenol-D para facilitar alguma medida deste que mude com a propriedade externa de interesse. Como exemplo se tem que a temperatura pode ser determinada por variação na permeabilidade, que é uma função da temperatura de uma amostra de Terfenol-D excitada de uma forma conhecida. Sensores combinados são passivos e ativos simultaneamente. Utiliza-se o Terfenol-D como um elemento ativo ao mudar outro material que permitirá medir a propriedade de interesse. Por exemplo, um sensor de campo magnético com fibra óptica e redes de Bragg usa a variação na longitude do material magnetostrictivo na presença de um campo magnético para alterar o comprimento de onda de luz refletida pela rede de Bragg.

20 Aspectos Construtivos dos Sensores Magnetostrictivos Tradicionalmente são baseados na propagação de ondas acústicas através de um tubo, uma fita ou um fio magnetostrictivos. O sensor consiste em um guia de onda magnetostrictivo e um cursor que gera um campo magnético local perpendicular ao guia. Inicialmente uma excitação é gerada ao longo do guia através de um pulso de corrente elétrica. A interação do campo magnético local com o campo gerado pelo pulso de corrente provoca uma força de torção sobre o guia de onda na região do cursor. Devido ao efeito magnetostrictivo, uma deformação mecânica é gerada e se propaga como uma onda elástica na guia de onda, afastando-se em ambos sentidos da região do cursor. Em um dos extremos está colocado um atenuador que impede a reflexão da onda, enquanto no outro está o transdutor receptor da onda propagada. A medição do tempo de vôo desde a geração do pulso de excitação até a chegada da onda elástica ao transdutor determina a posição do cursor. Esta técnica é conhecida como magnetostrictive delay line. O cursor pode ser uma espira ou um ímã permanente. Os receptores podem ser indutivos ou piezoelétricos. Este tipo de sensor tem ótima resolução, mas não é apropriado para aplicações remotas devido à necessidade de utilização de vários equipamentos e circuitos complexos próximos ao sensor.

21 Referências Utilizadas Magneticos Portuguese