使用磁致伸縮技術(shù)的位移傳感器
無(wú)接觸的位移傳感器,是對(duì)基于電位技術(shù)的位移傳感器的革命性改進(jìn),相比于過(guò)去復(fù)雜的應(yīng)用,采用磁致伸縮技術(shù)的位移傳感器,無(wú)論在界面還是性能上,都有很大提升。您知道磁致伸縮技術(shù)的位移傳感器的運(yùn)用技術(shù)嗎?首先要了解位移傳感器又稱(chēng)為線(xiàn)性傳感器,把位移轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線(xiàn)性器件,傳感器的作用是把各種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量它分為電感式位移傳感器,電容式位移傳感器,光電式位移傳感器,超聲波式位移傳感器,霍爾式位移傳感器。
在這種轉(zhuǎn)換過(guò)程中有許多物理量(例如壓力、流量、加速度等)常常需要先變換為位移,然后再將位移變換成電量。因此位移傳感器是一類(lèi)重要的基本傳感器。在生產(chǎn)過(guò)程中,位移的測(cè)量一般分為測(cè)量實(shí)物尺寸和機(jī)械位移兩種。機(jī)械位移包括線(xiàn)位移和角位移。按被測(cè)變量變換的形式不同,位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式又可分為物性型(如自發(fā)電式)和結(jié)構(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)型居多,包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感器(見(jiàn)電感式傳感器)、自整角機(jī)、電容式位移傳感器(見(jiàn)電容式傳感器)、電渦流式位移傳感器(見(jiàn)電渦流式傳感器)、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移傳感器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是便于將信號(hào)直接送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(見(jiàn)數(shù)字式傳感器)。這種傳感器發(fā)展迅速,應(yīng)用日益廣泛(見(jiàn)感應(yīng)同步器、碼盤(pán)、光柵式傳感器、磁柵式傳感器)。
電位器式位移傳感器,它通過(guò)電位器元件將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成與之成線(xiàn)性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。普通直線(xiàn)電位器和圓形電位器都可分別用作直線(xiàn)位移和角位移傳感器。但是,為實(shí)現(xiàn)測(cè)量位移目的而設(shè)計(jì)的電位器,要求在位移變化和電阻變化之間有一個(gè)確定關(guān)系。圖1中的電位器式位移傳感器的可動(dòng)電刷與被測(cè)物體相連。物體的位移引起電位器移動(dòng)端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值,阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓,以把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。線(xiàn)繞式電位器由于其電刷移動(dòng)時(shí)電阻以匝電阻為階梯而變化,其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件,則過(guò)大的階躍電壓會(huì)引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個(gè)主要缺點(diǎn)是易磨損。它的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,輸出信號(hào)大,使用方便,價(jià)格低廉。
磁致伸縮位移傳感器——通過(guò)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(lái)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(wàn)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(wú)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,IP防護(hù)等級(jí)在IP67以上。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(wú)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,是利用磁致伸縮原理、通過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(wú)需定期重標(biāo)。
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(zhǎng)行程絕對(duì)位置測(cè)量的位移傳感器。它采用非接觸的測(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(wú)直接接觸,不至于被摩擦、磨損,因而其使用壽命長(zhǎng)、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,也能正常工作。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。
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