一种新型非接触式的传感器-磁致伸缩效应大位移传感器

来源：拿度科技 浏览量： 时间：2023-02-16 13:32

一种新型非接触式的传感器-磁致伸缩效应大位移传感器
作者：赵克定；徐东光

“磁致伸缩位移传感器”是支将被测量转变为有用信号的装置，它建立物质流，能量流和信息流之间的联系，随着科学技术的飞速发展，传感器显得越来越重要---其性能已成为整个控制系统的决定因素。非接触位移传感器种类繁多、但他们所依据的物理效应则不出以下五种：磁效应、电容效应、光电效应，机械效应和电磁辐射效应。在工程应用中，从测量的距离和精度上看，还是以磁效应为见长。

磁致伸缩位移传感器原理是基于磁效应的一种较新型的位移传感器、他能用于位移、速度和加速度的线性测量。其特点是检测头与测量杆无接触，抗干扰，抗震性能均良好，使用寿命长，精度高、测量范围宽、因此，其不仅可广泛应用于机械、矿山、轻工业等行业，油漆见长的是它可应用在工况恶劣的场合。

2、传感器的额结构和工作原理

该位移传感器是由保护管、波导管、铜线和磁环等组成。保护管是一种非磁性材料。一般用于铝管作为保护管，波导管是由软磁材料制成的薄壁毛细管，磁环可以沿保护管轴向移动。当脉冲发生器发射电脉冲时，电脉冲通过铜线可以沿波导管轴向感应出一垂直于铜线的环形磁场，改磁场要可移动的磁环产生的轴向磁场，就会产生一螺旋状磁场。根据魏德曼效应，波导管会产生扭转形变。而产生的扭转波以一恒定的速度Ct=（G/Po）/2沿波导管向两侧传播，由于在波导管的末端有衰减阻尼装置，所以，扭转波传播到末端时，其能量将被衰阻尼装置所吸收；而在控制器一端，由于波导管上固连着与其垂直的两个窄金属带，而且这两个窄金属带上绕着具有旁路磁场的线圈，他们构成了技能换能器。所以，扭转波传播到这里时，带动与波导管刚性连接的横向震动带，产生脉冲纵振波。根据维拉里效应，它将引起震动带磁场的变化，从而被震动带上的线圈感应为脉冲电势、该电势经放大送到主要由计数器所组成的测量电路中。因为波在波导管中是以恒速传播的，所以只要测出脉冲发射与脉冲接收两者之间的时间间隔，也就测出了磁环到规定零点之间的距离。

3、传感器的工作电路

传感器的工作电路主要包括发射器电路，和数据处理电路。下面对他们作具体分析。

3.1发射器电路

发射器电路作用是将数据处理电路发来的TTL电平的窄脉冲进行放大，使其能产生足够强度的电流脉冲，从而使在波导管产生较大的扭转变形。由于该部分电路装在传感器内部，所以体积较小，另外，从可靠性角度来考虑，这要是较为合理的。其具体电路为：在该电路中，当输入脉冲为低电平时，即Ube＜0.A管不工作，起到开关的作用。整个电路起不到放大脉冲的目的；当输入脉冲为高电平时，Ube＞0，Ubc小于0，A管工作。B管Uce＞Ube，晶体管起放大作用。因此，整个电路工作，起到了放大TTL窄脉冲的目的。

3.2接收器电路

接收器电路的作用是将机电换能器上线圈感应得到的电脉冲信号整形并放大。输出TTL电平脉冲信号，已提供给数据处理电路。对接收器电路的要求是放大倍数要打，噪声抑制能力要强，另外，其电路在满足要求的前提下应尽可能简单，体积也要尽可能小。该电路由两部分组成。前一部分为电压比较级，基准电压由电阻和稳压管构成的电路中取得。为-6V。他是稳定性较高的直流电压，作为调整比较的标准。后部分为电压放大级，中间电容的作用是交流耦合，信号放大后输入到信号处理电路。

3.3信号处理电路

基本原理：8031右边四片芯片为常规用法：2817走位数据存储器，2764为程序存储器，74LS373为地址锁存器。74LS139为译码器，选通计数器数据和8279（键盘与显示芯片）。

8031左下部分，NE555作为振荡器。74LS393分频后，作为看门狗。P1.6为清楚看门狗电路的脉冲输出口，电容盒电阻组成上电复位电路，旁边串上的电阻形成手动复位电路：393作分频及计数器分频后的数据高8位放下T0之TL0中。低8位从393中读入。

工作程序：r。P1.2置1.禁示393计数。

2.P1.0发出一个脉冲，S1BP1.0clearP1.0发出一个脉冲使393消0且发出驱动信号。晶光电隔离和驱动器输出至测杆电路。

3.P1.2置0.允许393技术，当返回信号启动中断后，执行中断程序；

a.禁止计数（P1.2=1），读数低8位数据。TL0高8位。

b。然后，计算十进制转换，输出：显示和到串行口。

4、应用

磁致伸缩位移传感器可以应用在冲压、重型机械、轧制一个平整设备，试验机，自动包装线，自动生产线，搬送自动线，高炉和液压缸等的位移、速度和加速度的测量。目前在国内其应用程序并不普及，主要用来测量位移，因为它具有测量行程大，精度高，抗干扰性强等等诸多优点，所以是一个中非常有发展前途的传感器。

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