Μέτρηση κατανεμημένων τάσεων σε χάλυβες με την χρήση των μαγνητοσυστολικών γραμμών καθυστέρησης (MDL)
Authors: Μαγγιώρου Ελένη 
Published: October 2024

Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη των μαγνητοσυσταλτικών γραμμών καθυστέρησης (MDL) και των μηχανικών τους εφαρμογών. Αρχικά, εξετάζεται η δημιουργία, η διάδοση και η ανίχνευση ενός ελαστικού παλμού σε διατάξεις MDL. Αυτή η μελέτη κατέστησε δυνατή την κατανόηση των μηχανισμών και των παραμέτρων που επηρεάζουν τη δημιουργία και ανίχνευση του ελαστικού παλμού, όπως είναι τα πεδία διέγερσης και λήψης, καθώς και η μηχανική επίδραση στη γραμμή καθυστέρησης. Η κατανόηση αυτών των παραμέτρων οδήγησε στην ανάπτυξη διαφόρων διατάξεων MDL ως αισθητήρες. Οι βασικές ιδιότητες των MDL, όπως η ευαισθησία, η γραμμικότητα και η υστέρηση, προσδιορίστηκαν λεπτομερώς, όπως και οι μέθοδοι προσαρμογής τους στις απαιτήσεις διαφορετικών εφαρμογών. Επιπλέον, αναλύθηκε η εξάρτηση των ιδιοτήτων αυτών από διάφορους παράγοντες, όπως το πεδίο, η συχνότητα, η τάση, η θερμοκρασία και ο χρόνος. Η εργασία εισάγει επίσης τη μαγνητοελαστική ομοιομορφία, την ταχύτητα του ήχου και την ανάλυση των MDL, τρεις ιδιότητες που καθορίζουν την απόδοση των συστημάτων αυτών. Διερευνήθηκαν διάφορα μαγνητοελαστικά υλικά, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι οι άμορφες ταινίες και τα σύρματα είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για αισθητήρες, χωρίς να αποκλείονται τα λεπτά φιλμ. Οι ιδιότητες αυτών των υλικών μπορούν να χρησιμεύσουν ως βάση δεδομένων για μηχανικές εφαρμογές, ιδιαίτερα στην ανάπτυξη αισθητήρων. Η εργασία εστιάζει στην παρουσίαση των κυριότερων αισθητήρων MDL. Για λόγους κατανόησης, οι αισθητήρες αυτοί κατηγοριοποιήθηκαν σε τρεις βασικές κατηγορίες: αισθητήρες θέσης, αισθητήρες τάσης και αισθητήρες πεδίου. Αναπτύχθηκαν διάφοροι αισθητήρες θέσης βασισμένοι σε τροποποίηση πλάτους ή χρόνου καθυστέρησης, οι οποίοι είναι ικανοί να μετρήσουν είτε στατική είτε δυναμική μετατόπιση. Αναπτύχθηκαν επίσης διάφοροι αισθητήρες τάσης, όπως αισθητήρες τάσης εφελκυσμού, αισθητήρες πίεσης και αισθητήρες δύναμης, οι οποίοι προσφέρουν σημαντικά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τις υπάρχουσες τεχνολογίες. Επιπλέον, παρουσιάστηκαν αισθητήρες πεδίου βασισμένοι στην τεχνική MDL, οι οποίοι προσφέρουν δυνατότητα μέτρησης κατανομής με ακρίβεια. Επιπλέον, αναπτύχθηκαν τεχνολογίες κατασκευής που επιτρέπουν τη χαμηλού κόστους και με αποδεκτή ακρίβεια παραγωγή αισθητήρων. Εκτός από τις τεχνολογικές εφαρμογές, η εργασία εξετάζει κρίσιμες εφαρμογές των MDL σε τομείς όπως οι μη καταστροφικές δοκιμές, οι μελέτες πήξης αίματος και χημικών σύνθετων υλικών καθώς και στις εφαρμογές στη δομική και μεταλλευτική μηχανική. Ως μια επιπλέον εφαρμογή της τεχνικής MDL, παρουσιάστηκε μια μέθοδος για τη μέτρηση των καμπυλών M(H) και λ(H), η οποία επιτρέπει τον προσδιορισμό του βρόχου και της ομοιομορφίας του μαγνητισμού και της μαγνητοσυστολής κατά μήκος ενός μαγνητοσυσταλτικού υλικού. Τέλος, η διατριβή εξετάζει τις προκλήσεις που προκύπτουν από την εφαρμογή αυτών των τεχνικών σε πραγματικές συνθήκες, όπως οι περιβαλλοντικές επιδράσεις και η ανάγκη για υψηλή ευαισθησία και ακρίβεια. Επίσης, αναλύεται η δυνατότητα βελτίωσης της απόδοσης των μετρήσεων μέσω της περαιτέρω εξέλιξης των υλικών και των μεθόδων ανάλυσης δεδομένων, επιτρέποντας έτσι την ευρύτερη εφαρμογή των MDL σε πιο απαιτητικές βιομηχανικές χρήσεις.