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磁致伸缩位移传感器功能新突破

来源:拿度科技 浏览量: 时间:2021-07-05 10:41

  

       美国MTS公司很早就开始从事磁致伸缩位移传感器的研究,并拥有最早的设计专利权,最近该公司推出一个精度极高和性能极强的位移传感器系列,此系列不仅在磁致伸缩技术上做出突破,还包含了一些较具创新性的设计概念,使磁致伸缩位移传感器能更广泛的被更多的自控行业所应用。
1、模块设计
       全的系列采用模块方式组装。这样最对生产过程、应用、维修方面和未来功能升级提供了极大的灵活性。其主要模块包括:基本磁致伸缩敏感元件、电子模块、内接线插头、应用外壳、控制线接口。值得一提的是改良后的敏感元件和电子模块都经过特别处理,因此传感器承受震荡和冲击的能力大为提高。其指标为100g(单一冲击),符合IEC标准68-2-27;而其震荡指标为5g/10-150Hz,符合IEC标准68-2-6.这些重大的技术改造除了使该系列传感器功能增强外,同时也令他的使用寿命更加长。
2、高精度和高性能的由来
       传统的位移传感器在满足不同应用条件上有一定限制,很大成都在于响应时间和高分辨率的取舍。由于传感器是测量一个应变脉冲信号以高速的飞行时间钻换成位置,因此分辨率便取决于酒精我们能把飞行时间分的多细。分的越细,代表分辨率越高。
       正如前文所述,传统上一般采用两种方式,一种是加快内置计数器式中频率,效果明显,但是这样快的时钟十分昂贵,同时计数器的电路功能也需同步提升。
       另一种比较经济的做法是把飞行时间重复读数后再除以读的次数以增加分辨率。这种方法的缺点是在一个固定时间内不能重复次数太多。举例说,如果要去0.025mm的分辨率,而内置时钟为28MHz,传感器要作4次重读和平均后才能得到。这便相对于一个300mm量程的更新品频率为23kHz,这个频率在一般工程上其实不差,但如果量程加长的话又或需要更高分辨率的便比较慢。比方说要在1400mm行程上达到2.5μm分辨率的话,更新频率便是100Hz,在应用上来说非常慢。
        最近MTS公司在改进传感器的功能上做了一些创新的技术突破,解决了上述分辨率和更新频率在取舍上的难题。新的系列的输出分辨率读数标准为5μm,最高可以达2μm。以300mm行程的传感器来说,内在的更新速率为9kHz(而1400mm行程则为2kHz)以提供5μm的分辨率,这对极高速的闭路控制来说是绰绰有余了。这个功能的提升在如金工加工机械应用上尤为重要。因为在任何速度上,真实位置和显示位置上的不齐量会比旧有的读数方法为低。
       传感器头内置的电子版是采用专利ASIC电路。这个应用电路能再一次读数上读出机械的分辨率。ASIC工作起来便犹如一个内置350MHz的时钟一样,可把飞行时间切割到2.9μs这么细。除了提高分辨率和更新时间外,更把滞后减低到4μm,非线性从0.05%F.S.减低到0.02%F.S.,如经内置电路进一步修正后,更可达0.01%F.S.(从前必须靠外置电路来作修正)。因此新一代的精度及功能已几乎接近光学尺,而其承受强力冲击、震荡及污染的环境的能力则比光学尺强上好几倍。
磁致伸缩位移传感器
       波导管的重新包装技术是把可能受到疲劳和冲击的内在结构性元件移走或密封起来,此外,所有电路都是集中在一块板子上而且电路是与技术外壳绝缘的。最后电子板被装嵌在一个小金属盒子里,然后填满固定材料,这样做几乎完全排除了电子板因为受到冲击或震荡而产生实效的可能性。由于电子部分余机械外壳的接地线是隔离的,所以排除了由地线所引起的噪音问题。由于这些改良设计,该传感器已被欧洲CE认可。
       由于传感器电路内含微机处理器,所以数据输送方面可以多元化,除了模拟量、数字方式外,还可选用网络总线例如Device Net协议。由于信息所需元位减少,所以输送速度极快。此外,利用由德国Bosch公司开发的CAN总线,更可减少对电线数目的需求。
       此外,此种输出优势更能提供其增值功能。例如,利用一个传感器附带多个定位磁铁作为钻孔机和切割机上作同轴的多个位置打孔或切割便非常有经济效益。这些定点磁铁除了提供位置输出外还可提供速度输出,同时可随时在开机情况下接受外来的可编程限位定点。当定位磁铁经过一个指定限位后,输出信息的“状况”位组内一个元位会被修改作为限位确认。输出信息是可以被由控制器设定作连续输出或按要求随时输出。因为传感器内的数据采样是连续不断的,随时准备输出。
       由于通讯是利用双限制,另加上领条供电线称为母线,所以在应用上除了减少电线数目外,更剪短电缆的总长度,传感器愈多,经济效益愈高。
       除CAN总线外,MTS还提供SSI同步串联接口,此种数字输出方式退出后,很快便被市场吸收,应用于取代绝对编码器上,因为SSI能减少所需电线的树木。举例:一个24位的编码器需要25条线作为通讯而SSI只需4条便成。因为信号是串联的24或25位,所以只需由控制器始终(一般为25MHz)发放处一组25或26个时钟脉冲便可。每一个时钟脉冲可以将以为数据输出,而由于数据输出是连续不断的,所以数据组与组之间的空间是非常低的。
        除了在数字输出方面作出突破处,该系列在模拟输出方式的功能也提升不少。例如:分辨率由12位提升至16位。此外由于磁致伸缩原理提供的灵活性,传感器还可提供除了位置以外的另一组输出,可以是位置或速度输出。最后,该系列的传感器外壳提供电子尺型和油压缸型,签章额可以很容易安装在任何机械上用以取替电子尺。后者则因能承受高压而安装在油缸活塞内。由于是采用模块组合装配,更换传感器时只需更换敏感元件或电子板而无需更换外壳,这样停机时间可以索道最短。
       该系列传感器由于是采用模块组合方式装配,因此可以在每个独立元件上改良及提升其性能,最后整个组合便能发挥极强的功能。从1975年至今,磁致伸缩位移传感器已经成功的安装在数十万个高科技工业应用案中,而磁致伸缩位移传感器无论是在其功能、技术指标、可靠性以及寿命等都比其原有产品有所提高。


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