磁致伸縮位移傳感器綜合知識(shí)
一、概述
磁致伸縮位移（液位）傳感器，通過內(nèi)部非接觸式的測(cè)控技術(shù)精確地檢測(cè)活動(dòng)磁環(huán)的絕對(duì)位置來測(cè)量被檢測(cè)產(chǎn)品的實(shí)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(shí)際案例中。
由于作為確定位置的活動(dòng)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、塵埃或其它污染的影響。此外，傳感器采用了高科技材料和先進(jìn)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(hào)為絕對(duì)位移值，即使電源中斷、重接，數(shù)據(jù)也不會(huì)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(cè)，也不會(huì)對(duì)傳感器造成任何磨損，可以大大地提高檢測(cè)的可靠性和使用壽命。
二、工作原理
磁致伸縮位移（液位）傳感器，是利用磁致伸縮原理、通過兩個(gè)不同磁場(chǎng)相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)來準(zhǔn)確地測(cè)量位置的。測(cè)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(cè)量過程是由傳感器的電子室內(nèi)產(chǎn)生電流脈沖，該電流脈沖在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸，從而在波導(dǎo)管外產(chǎn)生一個(gè)圓周磁場(chǎng)，當(dāng)該磁場(chǎng)和套在波導(dǎo)管上作為位置變化的活動(dòng)磁環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)相交時(shí)，由于磁致伸縮的作用，波導(dǎo)管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)，這個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)以固定的聲音速度傳輸，并很快被電子室所檢測(cè)到。
由于這個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)在波導(dǎo)管內(nèi)的傳輸時(shí)間和活動(dòng)磁環(huán)與電子室之間的距離成正比，通過測(cè)量時(shí)間，就可以高度精確地確定這個(gè)距離。由于輸出信號(hào)是一個(gè)真正的絕對(duì)值,而不是比例的或放大處理的信號(hào),所以不存在信號(hào)漂移或變值的情況,更無需定期重標(biāo)。
三、產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域
產(chǎn)品特點(diǎn)
* 內(nèi)部非接觸式測(cè)量
* 性能價(jià)格比高
* 多種輸出方式可供選擇
* 防浪涌、防射頻干擾
* 不需定期標(biāo)定和維護(hù)
* 安裝方便
* 高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性
* 使用壽命長
* 具有輸入電源反向極性保護(hù)功能
* 結(jié)構(gòu)精巧、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)
* 隔離防爆型（可選）
應(yīng)用領(lǐng)域（位移）
* 伺服液壓油缸活塞位置反饋或預(yù)置
* 研磨機(jī)械位置反饋或預(yù)置
* 木材加工定位控制
* 水輪機(jī)導(dǎo)葉開度的檢測(cè)與控制
* 紙張和塑料薄膜成型
* 擠注模具機(jī)械
* 吹塑
* 工程機(jī)械
* 金屬成型/剪切沖壓
* 其它機(jī)械定位和位移檢測(cè)
* 水壩閘門* 伺服汽缸活塞位置反饋或預(yù)置
* 鑄鍛機(jī)床位移控制
* 注塑機(jī)模板定位與監(jiān)測(cè)
* 汽輪機(jī)氣阻閥門開度的檢測(cè)與控制
* 玻璃壓制
* 塑料機(jī)械改造
* 氣動(dòng)缸
* 鋼材滾壓
* 食品加工
* 港口機(jī)械
* 船舶舵機(jī)伺服系統(tǒng)
應(yīng)用領(lǐng)域（液位）
可廣泛應(yīng)用于石油、化工、水利、制藥、食品、飲料等行業(yè)的各種液罐的液位計(jì)量和控制，航天加油系統(tǒng)、汽車加油系統(tǒng)、柴油加油系統(tǒng)及各種液壓罐、水文監(jiān)測(cè)、水處理等。
磁致伸縮位移傳感器是根據(jù)磁致伸縮原理制造的高精度、長行程絕對(duì)位置測(cè)量的位移傳感器。它采用內(nèi)部非接觸的測(cè)量方式，由于測(cè)量用的活動(dòng)磁環(huán)和傳感器自身并無直接接觸，不至于被摩擦、磨損，因而其使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，可靠性高，安全性好，便于系統(tǒng)自動(dòng)化工作，即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下(如容易受油潰、塵埃或其他的污染場(chǎng)合)，也能正常工作[01]。此外，它還能承受高溫、高壓和強(qiáng)振動(dòng)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械位移的測(cè)量、控制中。它的行程可達(dá)3米或更長，標(biāo)稱精度為0.05% F?S，行程1米以上傳感器精度可達(dá)0.02% F，S,重復(fù)性可達(dá)0.002% F?S，因此它在石油化工，航空航天、電力、水利等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。
磁致伸縮現(xiàn)象和磁致伸縮材料
大家都知道物質(zhì)有熱脹冷縮的現(xiàn)在。除了加熱外，磁場(chǎng)和電場(chǎng)也會(huì)導(dǎo)致物體尺寸的伸長和縮短。鐵磁性物質(zhì)在外磁場(chǎng)的作用下，其尺寸伸長（或縮短），去掉外磁場(chǎng)后，其又恢復(fù)原來的長度，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮現(xiàn)象（或效應(yīng)）。此現(xiàn)象的機(jī)理是：鐵磁或亞鐵磁材料在居里點(diǎn)以下發(fā)生自發(fā)磁化，形成磁疇。在每個(gè)磁疇內(nèi)。晶格都沿磁化強(qiáng)度方向發(fā)生形變。當(dāng)施加外磁場(chǎng)時(shí)，材料內(nèi)部隨即取向的磁疇發(fā)生旋轉(zhuǎn)，是各磁疇的磁化方向趨于一致，物體對(duì)外顯示的宏觀效應(yīng)即沿磁場(chǎng)方向伸長或縮短。
磁致伸縮材料主要有三大類：即：磁致伸縮的金屬與合金和鐵氧體磁致伸縮材料。這兩種稱為傳統(tǒng)磁致伸縮材料。它們并沒有得到廣泛的應(yīng)用：后來人們發(fā)現(xiàn)了電致伸縮材料，其電致伸縮系數(shù)比金屬與合金的大約200~400ppm，它很快得到廣泛的應(yīng)用；第三大類是近期發(fā)展的稀土金屬間化合物磁致伸縮材料，稱為稀土超磁致伸縮材料。它是可提高一個(gè)國家競(jìng)爭(zhēng)力的材料，是21世紀(jì)戰(zhàn)略性功能材料。
美國MTS磁致伸縮位移傳感器
意大利GEFRAN
MK4A磁致伸縮位移傳感器
特性：
-- 非接觸式，使用壽命長
-- 行程50～4000mm
MK4A磁致伸縮位移傳感器-- 透過不銹鋼接頭快速插入
-- 滑動(dòng)或浮動(dòng)磁性游標(biāo)
-- 位移及速度可直接類比輸出（mA/V)
-- 工作溫度范圍：-30～ 75℃
-- 抗震防護(hù)（DIN ICE68T2/6-12g)
-- 保護(hù)等級(jí)為IP67
-- 通過EMI/CE認(rèn)證（EN50081-1/50082-1)
-- 電源供應(yīng)24Vdc±20%
-- 游標(biāo)位置：1組或2組（最少75mm）
意大利GEFRAN
IK4A磁致伸縮位移傳感器
主要特征：
▼絕對(duì)類型傳感器
▼位移從50 到4000mm
▼工作溫度：-30℃+75℃
▼ 抗振（DIN IEC68T2/6 12g）
IK4A磁致伸縮位移傳感器▼外形小
▼ IP67 保護(hù)等級(jí)
▼ EMI CE 兼容（EN50081-2 50082-1）
▼電源電壓：24VDC±20%
▼電源和輸出之間的流電隔離形式可選擇
非接觸型線性位移傳感器應(yīng)用磁伸縮原理，無機(jī)械電氣接觸的指針的類型可以消除損耗的問題并保證了一個(gè)幾乎沒有限制的壽命時(shí)間，有兩種磁鐵可供選擇：變
化的磁鐵指針或浮動(dòng)的磁鐵指針，IK 型可以作為高壓內(nèi)部汽缸應(yīng)用的內(nèi)部安裝，（靜態(tài)350bar; 過壓700bar）,它的主要特點(diǎn)是在振動(dòng)和機(jī)械沖擊下具有良好的線性.