隨著工業(yè)自動化的不斷發(fā)展，對液壓（氣）缸的位移監(jiān)測要求越來越高了。在此介紹一種磁致伸縮式位移傳感器，它具有高精度、高分辨率及高可靠性等特點(diǎn)，能進(jìn)行模擬輸出和數(shù)字輸出，與計算機(jī)有良好的的相容性。
1、工作原理
磁致伸縮式位移傳感器是一種利用在金屬中傳播的機(jī)械彈性波，把位移變換成其傳播時間，檢測被測物位移的傳感器。
磁致伸縮現(xiàn)象是鎳、鐵癢體或鐵系非晶體金屬等強(qiáng)磁體中的現(xiàn)象。如給這類金屬以磁場，則隨其強(qiáng)度引起磁疇變動及金屬變形。位于的是行程機(jī)械彈性波波導(dǎo)管的磁致伸縮金屬線，在它軸向方向配置非接觸移動的磁體，則會給其附近的磁致伸縮金屬線以軸向磁場。擋在磁致伸縮金屬線上按箭頭A所示方向附加電流脈沖時，在磁致伸縮線的整個軸向范圍便產(chǎn)生軸向磁場，軸向和周向磁場矢量合成傾斜磁場，因周向磁場產(chǎn)生與瞬間，所以傾斜磁場也瞬間產(chǎn)生。
一旦在磁致伸縮金屬中的磁場瞬間變化時，則金屬隨其瞬間變形，變形的瞬間變化（或產(chǎn)生）將形成彈性波，在金屬中向兩端傳播。上述的傾斜磁場因作用于磁致伸縮金屬線的扭轉(zhuǎn)方向。所以彈性波以扭轉(zhuǎn)彈性波（橫波）形式傳播。
通過在始端設(shè)置變形檢測器（例如，利用壓電元件或逆磁致效應(yīng)的拾波線圈），可以把彈性波的到達(dá)變換成電信號。
如磁體距變形檢測器距離為L，則附加電流脈沖A之后，經(jīng)實踐T（=L/v）便可測得彈性波。因A的附加具有適當(dāng)?shù)臅r間間隔，所以磁致伸縮位移傳感器可以說是一種抽樣式的位移檢測器。
抽樣的周期由需檢測的行程和彈性波的船舶速度決定。行程長時存在響應(yīng)性不夠快的不足。行程不足300mm時，理論抽樣周期為10kHz左右。
2、磁致伸縮式位移傳感器的結(jié)構(gòu)
該傳感器的磁致伸縮金屬線封閉在不銹鋼套管中，具有優(yōu)良的耐環(huán)境性。通過對不銹鋼套管中，具有優(yōu)良的耐環(huán)境性。通過對不銹鋼套管構(gòu)造的合理設(shè)計，可以使其耐壓能力達(dá)到80MPa。安裝在被測物上的磁體可以取任意形狀，例如對于設(shè)有內(nèi)部磁體的無桿氣缸，如果在非磁鐵的缸體外側(cè)配置這種傳感器，便能間接的測出活塞位移。由于磁鐵和不銹鋼套管是非接觸的，所以傳感器的機(jī)械壽命無限長。
3、性能
磁致伸縮式位移傳感器由與機(jī)械位置成正比變化的時間間隔測得位移。，在各種物理量中，時間是比較容易高精度測定的，所以與其它方式比較，這種傳感器可以獲得精度。如將時間信號積分，則可通過簡單的方法將其變換成模擬信號，但集成電路等電器元件上存在固有的溫度偏差，為對此進(jìn)行補(bǔ)償需相當(dāng)高的技術(shù)。再次為限度的發(fā)揮磁致伸縮式位移傳感器的優(yōu)勢，介紹一下位移檢測方法。
水晶震蕩式的時間計測是工業(yè)領(lǐng)域中穩(wěn)定性、精度、可靠性一種方式，因此，磁致伸縮式位移傳感器的信號用時間給予。附加電流脈沖之后，打開彈性波達(dá)到的間隔選通電路，對水晶振蕩器的時鐘脈沖計數(shù)，如用此方法，則可不適用模擬元件，用數(shù)字信號直接獲得與位移成正比的信號。例如，水晶振蕩器的時鐘脈沖為50MHz，則1個時鐘脈沖顯示的位移監(jiān)測分辨率為0.6mm（彈性波的傳播速度為3km/s時）。
其典型性能如下：
線性：0.05%FS
分辨率：0.06mm（50MHz時鐘脈沖時）
重復(fù)精度：0.01-0.02mm
溫度特性：0.005,mm/℃ +5.4ppmFS/℃
上述重復(fù)精度意味著滯后。磁致伸縮式位移傳感器是一種應(yīng)用磁致現(xiàn)象的傳感器，所以不可能一點(diǎn)也沒有磁形成的滯后。另外，溫度特性中的項是傳感器頭部電氣部分引起的溫度偏差，第二項是彈性波傳播速度的溫度系數(shù)，有時項是不能忽略的。對此，出現(xiàn)兩個磁體的方式。該方式中磁體1固定，磁鐵2移動，如檢測這兩個彈性波的到達(dá)時間差T3，則溫度偏差僅為5.4ppmFS/℃。
為改善溫度特性，也可以用三個磁體的方式，改方式中磁鐵1和3固定，磁體2移動，檢測T12和T13理論上可得到不焊溫度偏差的信號T。，T。按下式計算：T。=T12/T13
會員1.png)