磁致伸缩位移传感器的最新发展及应用

来源：拿度科技 浏览量： 时间：2023-02-16 13:43

磁致伸缩位移传感器的最新发展及应用
作者：赵坚

磁致伸缩位移传感器是用非接触测量方法测量活动磁铁，由于磁铁和传感器并无直接接触，因此，传感器即使在恶劣的工业环境下（如易受油渍、溶液、尘埃或其他的污染场合），也能正常工作。此外，还能承受高温、高压和强振动。

近年来，磁致伸缩位移传感器，无论在精度上，性能上都有了很大的提高。同时，根据不同的应用领域，输出接口也更多样化，增加了一些信号处理、修正电路。

1 工作原理

一个基本的敏感元件，利用磁致伸缩波导管来测量位置磁铁位移的基本原理。工作原理是，利用两个不同的磁场相交产生一个超声波信号，然后计算这个信号被探测所需的时间，便能换算出准确的位置。

传感器的电子部件发出一个电流脉冲，这样就在波导管上产生一个环绕其周围的磁场。当这个磁场与位置磁铁所产生的纵向磁场相交时，就产生一个超声波信号，这个信号沿波导管一直传到末端的传感器元件。因为声波在波导管上的速度接近3 km/s。用从产生电流脉冲的一刻到测到信号所需的时间乘以这个固定速度，就可以得出磁铁位置。这个过程是连续不断的，所以，每当磁铁移动时，新的位置就会被感测出来。

①位置计算

位置Imm=时差/s X传感器的传送速度/mm·s-1零点位置Imm

②更新时间及频率响应

传感器的更新时间对伺服控制机械的应用非常重要。由于磁铁距离传感器的电子零件越远，声波传播所需的时间就越长，所以传感器的更新时间与距离成正比。传感器最长新时间可估算如下：

更新时间＝（量程＋零点位置）／传感器传送速度等价频率响应= 1/更新时间

③性能参数

以国外某公司的新产品性能为例：最大分辨率0.006mm; 非线性误差0.02%; 磁滞误差< 0.02 mm; 量程25 ~ 3050 mm; 使用温度范围- 40 ~ + 70'C。

2 液压系统活塞速度测量的应用

液压泵控制装置作为一种反馈系统。如果是从一点到另一点的位移控制，位移反馈是足够了；如果要想得到连续的曲线描述，则速度反馈是必需的。因为高精度的速度值并不容易得到，同时液压泵是一个封闭环境，提供速度反馈很难。磁栅式位移测量仪等传感器只能在敞开环境中使用，无法解决这个问题，磁致伸缩位移传感器以内置方式，可以测出活塞速度，实现速度反馈。

因为磁致伸缩传感器是一种位移传感器，所以速度必须通过一系列连续位置数据测定。以CYTL-700传感器为例(CYTL-700传感器是一种磁致伸位移传感器，它的可重复性误差为0.01%FS, 量程为700mm, 一周期采样次数为 5 次）。

3 特殊情况下液位测量应用

在一些特殊情况下，例如高温、强腐蚀性的液体，需测液位时，可以采用图4所示的磁致伸缩位移传感器，不接触液体，通过测量浮子的位置得出液位。

4 磁致伸缩位移传感器的新发展

1）模块设计

现在国际上的磁致伸缩传感器大都采用了模块方式组装而成，主要模块包括：基本磁致伸敏感元件、电子模块、内接线插头、应用外壳，控制线插头。这种设计不但利用生产、安装、维修，更增加了各个组件的抗冲击、抗振荡能力。

2）多种输出方式

除了具有一般的数字接口，RS422信号方式，脉冲宽度可调制PWM外，还增加SSI同步串行接口，以及CAN总线。

3）温度补偿电路

对磁致伸缩传感器进行温度补偿．可以使传感器在更宽的泪度范围内工作．同时更提高f传感器的测措精度。

5 结论

磁致伸缩位移传感器以其高精度、高性能，以及灵活的测母方式，在各种自动化控制领域有着广泛的应用。国内市场十分广阔。

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