磁致伸縮位移傳感器工作原理

文章出處：網(wǎng)絡(luò)人氣：發(fā)表時間：2018-08-17 16:34:00

磁致伸縮位移傳感器，通過內(nèi)部非接觸式的測控技術(shù)精確地檢測活動磁環(huán)的絕對位置來測量被檢測產(chǎn)品的實際位移值的；該傳感器的高精度和高可靠性已被廣泛應(yīng)用于成千上萬的實際案例中。

　　由于作為確定位置的活動磁環(huán)和敏感元件并無直接接觸，因此傳感器可應(yīng)用在極惡劣的工業(yè)環(huán)境中，不易受油漬、溶液、塵?；蚱渌廴镜挠绊?。此外，傳感器采用了高科技材料和先進的電子處理技術(shù)，因而它能應(yīng)用在高溫、高壓和高振蕩的環(huán)境中。傳感器輸出信號為絕對位移值，即使電源中斷、重接，數(shù)據(jù)也不會丟失，更無須重新歸零。由于敏感元件是非接觸的，就算不斷重復(fù)檢測，也不會對傳感器造成任何磨損，可以大大地提高檢測的可靠性和使用壽命。

　　磁致伸縮位移（液位）傳感器，利用磁致伸縮原理、通過兩個不同磁場相交產(chǎn)生一個應(yīng)變脈沖信號來準(zhǔn)確地測量位置的。測量元件是一根波導(dǎo)管，波導(dǎo)管內(nèi)的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。
　　測量過程是由傳感器的電子室內(nèi)產(chǎn)生電流脈沖，電流脈沖（也稱“詢問信號”）沿著傳感器內(nèi)以磁致伸縮材料制造的波導(dǎo)管以聲音的速度運行，從而在波導(dǎo)管外產(chǎn)生一個圓周磁場，波導(dǎo)管發(fā)生磁致伸縮現(xiàn)象（鐵磁性物質(zhì)在外磁場作用下，其尺寸伸長或縮短，去掉外磁場后，其又恢復(fù)原來的長度），產(chǎn)生一個應(yīng)變脈沖。應(yīng)變脈沖（也稱“返回信號”）很快便被電子頭的感測電路探測到。
　　由于這個應(yīng)變機械波脈沖信號在波導(dǎo)管內(nèi)的傳輸時間和活動磁環(huán)與電子室之間的距離成正比，通過測量時間，就可以高度精確地確定這個距離。由于輸出信號是一個真正的絕對值，而不是比例的或放大處理的信號，所以不存在信號漂移或變值的情況，更無需定期重標(biāo)。
　　測量時，電子倉中的激勵模塊在敏感檢測元件（磁致伸縮波導(dǎo)絲）兩端施加一查詢脈沖，該脈沖以光速在波導(dǎo)絲周圍形成周向安培環(huán)形磁場，該環(huán)形磁場與游標(biāo)磁環(huán)的偏置永磁磁場發(fā)生耦合作用時，會在波導(dǎo)絲的表面形成魏德曼效應(yīng)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力波，扭轉(zhuǎn)波以聲速由產(chǎn)生點向波導(dǎo)絲的兩端傳播，傳向末端的扭轉(zhuǎn)波被阻尼器件吸收，傳向激勵端的信號則被檢波裝置接收，電子倉中的控制模塊計算出查詢脈沖與接收信號間的時間差，再乘以扭轉(zhuǎn)應(yīng)力波在波導(dǎo)材料中的傳播速度（約2830m/s），即可計算出扭轉(zhuǎn)波發(fā)生位置與測量基準(zhǔn)點間的距離，也即游標(biāo)磁環(huán)在該瞬時相對于測量基準(zhǔn)點間的絕對距離，從而實現(xiàn)對游標(biāo)磁環(huán)位置的實時精確測量。
　　從產(chǎn)生詢問信號的一刻到返回信號被探測到所需的時間周期乘以固定的聲音速度，我們便能準(zhǔn)確的計算出磁鐵的位置變動。這個過程是連續(xù)不斷的，所以每當(dāng)活動磁鐵被帶動時，新的位置很快就會被感測出來。由于輸出信號是一個真正的絕對值，而不是比例的或需要再放大處理的信號，所以不存在信號漂移或變值得情況，更不必像其他位移傳感器一樣需要定期重標(biāo)。
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