磁致伸縮位移傳感器工作原理及應用

2021-01-06 知識圖譜

在之前文章中，皮卡中國小編與大家分享了加速度傳感器、溫度傳感器、凸軸位置傳感器等知識，今天小編將介紹另一款傳感器—磁致伸縮位移傳感器，磁致伸縮位移傳感器憑藉著高精度、高可靠性和穩定性廣泛應用於各個領域，它的工作原理是什麼，它又有著怎樣的特點呢？話不多說，馬上進入今天的文章。

磁致伸縮位移傳感器定義

磁致伸縮位移（液位）傳感器，通過內部非接觸式的測控技術精確地檢測活動磁環的絕對位置來測量被檢測產品的實際位移值的；該傳感器的高精度和高可靠性已被廣泛應用於成千上萬的實際案例中。

磁致伸縮位移傳感器結構

下面以美國MTS公司生產的RH-M-0290-M-E02-1-S2-G61-02磁致伸縮位移傳感器為例，我們來了解一下磁致伸縮位移傳感器的結構。該傳感器安裝於油缸內，它的基本構造如下圖:

傳感器的後部是一個六角形的電子倉室，內裝有傳感器的電子檢測線路板，通過六角形的法蘭與油缸座連接，傳感器前部是一根能耐受壓力的護套管構成的測量杆，管內還有一根保護波導線的支撐管，支撐管內穿有傳輸時鐘脈衝信號的波導線。測量杆整個安裝於液壓油缸的活塞杆中空的內腔裡。在活塞杆外的端部，套著一個與活塞杆同步移動的永磁性的磁環，油缸活塞移動該磁環也隨之一起移動，傳感器的檢測部件即刻將活塞杆當時的位置信號測量數據計算出來，轉換成數字量信號發送給變送器。

磁致伸縮位移傳感器工作原理

傳感器的核心包括一條鐵磁材料的測量感應元件，一般被稱為 "波導管"，一個可以移動的永磁鐵，  磁鐵與波導管會產生一個縱向向的磁場。每當電流脈衝(即 "詢問信號")由傳感器電子頭送出並通過波導管時，第二個磁場便由波導管的徑向方面製造出來。

當這兩個磁場在波導管相交的瞬間，波導管產生 "磁致伸縮" 現像，一個應變脈衝即時產生。這個被稱為 "返回信號" 的脈衝以超聲的速度從產生點(即位置測量點)運行回傳感器電子頭並被檢測器檢出來。準確的磁鐵位置測量是由傳感器電路的一個高速計時器對詢問信號發出到返回信號到達的時間周期探測而計算出來，這個過程極為快速與精確無誤。

磁致伸縮位移傳感器分類1、磁懸浮位移傳感器

磁懸浮位移傳感器採用非接觸式磁懸浮測量技術。此技術能提供高精準、直接和絕對值的位移輸出。非接觸式設計不但方便安裝，而且能消除所有工作磨損而帶來的誤差。

2、油缸內置式磁致伸縮位移傳感器

磁致伸縮位移傳感器採用非接觸式超聲波測量技術。能提供最佳的線性和絕對值的位置測量。

鋁成型外殼能配合兩種形式的永久磁鐵滑塊進行非接觸式測量。

(1)、直接取替電阻式電位器，而無須機械修改。

(2)、開放式導軌型外殼設計能減少因安裝失誤而損壞傳感器。

磁致伸縮位移傳感器特點

1、安裝方便 原文地址：http://www.pikacn.com/news/20155/2795.html

2、多種輸出方式可供選擇  

3、使用壽命長  

4、性能價格比高    

5、結構精巧、環境適應性

6、具有輸入電源反向極性保護功能

7、高精度、高穩定性、高可靠性

8、防浪湧、防射頻幹擾  

9、內部非接觸式測量  

10、不需定期標定和維護

磁致伸縮位移傳感器的應用

由於磁致伸縮位移傳感器的產品特點決定它的應用領域較為廣泛，主要可範圍兩大類：

1、磁致伸縮位移傳感器的應用領域（位移）

(1)、工程機械

(2)、木材加工定位控制  

(3)、吹塑

(4)、紙張和塑料薄膜成型

(5)、擠注模具機械

(6)、研磨機械位置反饋或預置

(7)、水輪機導葉開度的檢測與控制

(9)、金屬成型/剪切衝壓

(10)、其它機械定位和位移檢測

2、磁致伸縮位移傳感器的應用領域（液位）

可廣泛應用於石油、化工、水利、製藥、食品、飲料等行業的各種液罐的液位計量和控制，航天加油系統、汽車加油系統、柴油加油系統及各種液壓罐、水文監測、水處理等。

磁致伸縮位移傳感器使用注意事項1、調頻幹擾和靜電幹擾

調頻幹擾和靜電幹擾都有可能讓直線位移傳感器的電子尺的顯示數字跳動的。所以，電子尺的信號線與設備的強電線路要分開線槽。電子尺必須強制性地接地。信號線需要使用屏蔽線，而且電箱的一段應該跟屏蔽線接地的。如果有高頻幹擾的時候，通常使用萬用表的電壓測量就會顯示正常，但是顯示數字就是會跳動不停的；而出現靜電幹擾時，出現的情況也是跟高頻幹擾一樣的。

2、傳感器的供電情況

如果位移傳感器供電電源容量不足，就會造成以下的情況：熔膠的運動會使合模電子尺的顯示變換，有波動，或者合模的運動會使射膠電子尺的顯示波動，造成測量誤差變大。如果電磁閥的驅動電源與直線位移傳感器供電電源共用的時候，更容易出現這種情況。

3、位移傳感器的接線

直線位移傳感器的三條線是不可以接錯的，電源線和輸出線是不可以調換的。如果上面的線接錯的話，就會出現線性誤差很大的情況，要控制的話是很難的，控制的精度也會變得很差，而顯示很容易出現跳動的現象等等。以上五點情況都是位移傳感器安裝使用時需要特別注意的。

4、對中性、平行度以及角度的具體要求

安裝直線位移傳感器的對中性需要很好，但是平行度可以允許有±0.5mm的誤差，角度可以允許有±12°的誤差。但是如果平行度誤差和角度誤差都是偏大的話，這樣會出現顯示數字跳動的情況。那麼出現這樣的情況的時候，必須要對平行度和角度進行調整了。

5、數據顯示問題

如果出現顯示數據有規律地跳動，或者是沒有顯示數據，技術人員就需要檢查連接線絕緣是不是出現破損的現象，並且判斷是否跟機器的外殼很有規律地接觸而導致的對地短路。

結語：我們常說傳感器是控制的眼睛，它能檢測各種高難高精度動作要求。也正是因為有了磁致伸縮位移傳感器，液壓系統才可能實現非常精確的動作控制。磁致伸縮位移傳感器憑藉著靈活性好、可靠性高、功能強大的優點，已經應用於一些工業，相信在未來它的技術將應用於更多的工業領域中。


拓展內容：

加速度傳感器

凸輪軸位置傳感器

溫度傳感器

壓力傳感器

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