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磁致伸縮位移傳感器工作原理

2017年11月01日 21:03 互聯(lián)網(wǎng) 作者: 用戶評(píng)論(0
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  磁致伸縮位移傳感器,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?;蚱渌廴镜挠绊?。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。

  磁致伸縮位移傳感器工作原理

  磁致伸縮位移(液位)傳感器,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,電流脈沖(也稱“詢問信號(hào)”)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(yùn)行,從而在波導(dǎo)管外產(chǎn)生一個(gè)圓周磁場(chǎng),波導(dǎo)管發(fā)生磁致伸縮現(xiàn)象(鐵磁性物質(zhì)在外磁場(chǎng)作用下,其尺寸伸長(zhǎng)或縮短,去掉外磁場(chǎng)后,其又恢復(fù)原來的長(zhǎng)度),產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖。應(yīng)變脈沖(也稱“返回信號(hào)”)很快便被電子頭的感測(cè)電路探測(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)。

  測(cè)量時(shí),電子倉(cāng)中的激勵(lì)模塊在敏感檢測(cè)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(chǎng),該環(huán)形磁場(chǎng)與游標(biāo)磁環(huán)的偏置永磁磁場(chǎng)發(fā)生耦合作用時(shí),會(huì)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(diǎn)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(lì)端的信號(hào)則被檢波裝置接收,電子倉(cāng)中的控制模塊計(jì)算出查詢脈沖與接收信號(hào)間的時(shí)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(jì)算出扭轉(zhuǎn)波發(fā)生位置與測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)間的距離,也即游標(biāo)磁環(huán)在該瞬時(shí)相對(duì)于測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)間的絕對(duì)距離,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)游標(biāo)磁環(huán)位置的實(shí)時(shí)精確測(cè)量。

  從產(chǎn)生詢問信號(hào)的一刻到返回信號(hào)被探測(cè)到所需的時(shí)間周期乘以固定的聲音速度,我們便能準(zhǔn)確的計(jì)算出磁鐵的位置變動(dòng)。這個(gè)過程是連續(xù)不斷的,所以每當(dāng)活動(dòng)磁鐵被帶動(dòng)時(shí),新的位置很快就會(huì)被感測(cè)出來。由于輸出信號(hào)是一個(gè)真正的絕對(duì)值,而不是比例的或需要再放大處理的信號(hào),所以不存在信號(hào)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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( 發(fā)表人:何亞瓊 )

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