<acronym id="ieu40"><div id="ieu40"></div></acronym>
<rt id="ieu40"></rt>
<rt id="ieu40"></rt>
<rt id="ieu40"><optgroup id="ieu40"></optgroup></rt>
服務熱線0535-6936196

磁致伸縮位移傳感器的研究進展

來源:拿度科技 瀏覽量: 時間:2021-07-30 08:54

  

       隨著電子信息產業的迅速發展 , 位移傳感器的應用范圍日益增大?;诖胖律炜s原理而設計的新型智能化位移傳感器具有高精度、有效傳遞距離遠、非接觸式、可靠性高且適應于惡劣環境等特點 , 因而被廣泛地應用到各種領域 , 如輪船的各種閥門控制、液位與液壓系統、機械自動化等。特別是應用于戰機、空中加油機燃油測量、飛機、導彈和航天器的姿態控制、六自由度飛行模擬器系統等軍事領域 , 對提高我軍戰斗力具有重要的軍事意義。
1、磁致伸縮位移傳感器的原理
       位移傳感器由兩部分組成 : 一部分是套有活動磁鐵的測量桿 ; 另一部分是位于測量桿上端的測量電路。磁致伸縮位移傳感器主要包括以下幾部分 : 波導絲、保護管套、移動磁鐵、電路板部分。測量管是整個傳感器的核心傳感部分 , 這一部分又包括 : 偏置磁鐵、波導絲、保護管套、末端衰減阻尼裝置、非接觸磁環、轉換器輸出。
       磁致伸縮位移傳感器的敏感元件是利用某些鐵磁性物質 , 如 Fe和 N i, 在磁場作用下具有伸縮能力的特性設計而成的。通常鐵鎳合金的磁致伸縮效果是非常微弱的 , 鐵鎳合金磁致伸縮系數約為 30×10- 6 , 在其中摻雜稀土元素可使磁致伸縮效果有效提升 。敏感元件的研制是開發傳感器的關鍵所在。
磁致伸縮位移傳感器基本結構是由信號檢測系統、波導管、磁致伸縮波導絲以及內含磁鐵的浮子組成 , 在某些位移傳感器中 , 浮子用磁環代替。
       工作時 , 傳感頭中的脈沖發生器首先在磁致伸縮波導絲上施加一個電脈沖信號 , 根據電磁場理論 , 此電脈沖同時伴隨一個環型磁場以光速沿磁致伸縮波導絲向下傳遞。當該環形磁場遇到浮子中磁鐵產生的縱向磁場時 , 將與之進行矢量疊加 , 形成一個螺旋形的磁場。當磁致伸縮材料所處的磁場發生變化時 , 磁致伸縮材料本身的物理尺寸也會跟著發生變化。因此當合成磁場發生變化形成螺旋形磁場時 , 磁致伸縮波導絲會產生伸縮變形 , 而沿螺旋形磁場的伸縮將導致波導絲產生扭曲形變 , 從而激發扭轉波。該扭轉波沿波導絲以超聲波的形式回傳到信號檢測系統中的感應線圈時 , 將轉換成橫向應力 。根據發射脈沖與回波信號的時間差計算活動磁鐵的位置 , 從而得到目標位置的位移量。
2、磁致伸縮位移傳感器的研究進展
       1842年 Joule發現了磁致伸縮效應 , 即磁致伸縮材料在磁場中尺寸會發生變化。1960年 Teller2man申請了磁致伸縮位移傳感器的專利。近年來 ,基于磁致伸縮效應的位移傳感器不斷涌現 , 尤其是在微位移傳感器領域取得了長足的發展 , 美國海軍表面武器研究中心應用 Melglrg 26055C開發的磁致伸縮應變計 , 用于微位移檢測 , 與傳統的半導體應變計相比 , 具有更大的動態范圍 , 更高的靈敏度。磁致伸縮延遲線是用于位移測量的創新性應用 , 利用延遲線垂直導體和一軟磁有源鐵芯共同構成測量系統 , 可達 10 mV /μm的靈敏度 , 若干個系統可構成一個組合陣列。美國學者 Clark研制出了可變延遲線 , 制成智能型位移傳感器 , 廣泛應用于機器人、超精密機械加工、紅外線電子束、激光束掃描、照相機快門、精密流量控制和原子力顯微鏡等。在磁致伸縮大位移傳感器的研究方面 , 美國位居各國之首 , 美國 MTS系統公司研制的磁致伸縮大位移傳感器 , 直管能測長達 10 m 的機械行程 ,軟管可測 22 m的大油罐 , 精度達 011 mm , 平均無故障時間高達 20年 , 美國最新研制的新型傳感器具有自我診斷、狀況顯示和遙控編程的先進功能。英美合資的 Lucrg公司開發了一種非常簡便的位置傳感器 , 用于測量液位 ; 法國 Egmp iel公司研制的位置傳感器 , 可測量高達 50 m的距離 , 精度達 ±1 mm , 德國圖爾克公司研制的位移傳感器量程達 75~4 000 mm , 精度優于 0101 mm , 壽命達 100 萬次 , 廣泛用于艦艇、核潛艇中各種位移檢測與故障監測和飛機、坦克、裝甲車輛發動機氣缸和燃油噴射系統 , 也用于導彈發射控制裝置。
磁致伸縮位移傳感器
       美國 MTS公司很早就開始從事磁致伸縮位移傳感器的研究 , 并擁有其最早的設計專利權 ,最近該公司推出了精度極高和性能極強的位移傳感器系列 Temposonics Ⅲ和 L系列 , 此系列不僅在磁致伸縮技術上作出突破 , 還包含了一些較具創新性的設計概念 , 使磁致伸縮位移傳感器能更廣泛地被更多的自控行業所利用。
       全新的 Temposonics Ⅲ和 L系列均采用模塊方式組裝。這樣做對生產過程、應用、維修方面和未來升級提供了極大的靈活性。其主要模塊包括 : 基本磁致伸縮敏感元件、電子模塊、內接線插頭、應用外殼和控制接線頭。
值得一提的是改良后的敏感元件和電子模塊都經過特別處理 , 因此傳感器承受振蕩和沖擊的能力大為提高。其指標為 100 g (單一沖擊 ) , 符合 IEC標準 68 - 2 - 27; 振蕩指標為 5g/ ( 10 ~150 ) Hz,符合 IEC標準 68 - 2 - 6。這些重點的技術改造除了使 Temposonics Ⅲ和 L 系列傳感器功能增強外 ,同時也令它的使用壽命延長。
       最近 MTS公司在改進 Temposonics傳感器的功能上作了一些創新的技術突破 , 解決了分辨率和更新頻率在取舍上的難題 。
       新的 Temposonics Ⅲ系列的輸出分辨率標準為5μm, 最高可以達 2μm。以 300 mm行程的傳感器來說 , 內在的更新速率為 9 kHz (而 1 400 mm行程則為 2 kHz)以提供 5μm的分辨率 , 這對極高速的閉路控制來說是綽綽有余了。從 1975 年至今 , Temposonics位移傳感器已經成功地安裝在數十萬個高科技工業應用個案中 , 而 MTS Temposonics Ⅲ 和 L系列位移傳感器無論是在其功能、技術指標、可靠性以及壽命等都比其原有產品有所提高。
        目前 , 國內磁致伸縮位移傳感器生產廠家較少 , 所用的磁致伸縮敏感線和高品質時鐘電路只能從美國進口 , 由于美國等西方發達國家對我國實行技術封鎖 , 我國只能進口數量有限的低檔磁致伸縮敏感線 , 受制于人 , 隨時受到斷貨的威脅 , 嚴重影響我國磁致伸縮大位移傳感器在工業自動化中的廣泛應用。與此同時 , 傳感器的工程化和實用化研究與國外還存在較大差距 , 尤其是傳感器的模塊化設計與模塊化組裝技術有待提高 , 抗惡劣環境的封裝技術也有待完善。
3、磁致伸縮位移傳感器的發展方向
        MTS公司正在研制的 Temposonics ER 型位移傳感器代表了磁致伸縮位移傳感器的發展方向。Temposonics ER 型位移傳感器是磁致伸縮測量原則 , 利用對超聲波 (傳感器產生的扭轉波脈沖 )精確的速度、時間測量計算出目標位置。傳感器通過處理信號轉換過程將測量結果直接轉換為標準輸出量。這種靈活的磁標記位移的無接觸形式 , 消除了磨損、噪聲和誤差引起的信號問題 , 保證傳感器的持久耐用。
       磁致伸縮位移傳感器已向著測量距離長、測量精度高的方向發展。在材料方面 , 通過稀土超磁致伸縮材料的引入提高敏感材料的磁致伸縮效應 , 融合多種超磁致伸縮材料的制備方法獲得成分均勻一致、強韌性、直徑細小的敏感材料的制備技術、在電路方面 , 對于頻率接近 100 MHz的不規則高速微弱信號進行放大、濾波和可靠的識別 , 并經過整形實現采集的相關軟硬件技術以及高精度時間檢測技術等先進的技術的突破 , 將使得位移傳感器具有更優良的性能。未來采用模塊化設計、模塊化組裝、數字化輸出、抗強電磁干擾和溫度檢測補償等技術 , 將使該類傳感器成本大幅下降 , 性能顯著提高 , 應用范圍更加廣泛。
       為滿足傳感器工程化、實用化要求 , 傳感器在最惡劣的工業環境下也具有耐用的特點 , 不管所測的目標位置困難與否 , 傳感器都將根據實際情況進行參數調整并配置相應的結構以適合應用系統。傳感器的結構和封裝技術也有待于突破 , 并實現機械設計和電子裝置的有效綜合。
4、結論
       磁致伸縮位移傳感器以其高精度、高性能 , 以及靈活的測量方式 , 在各種自動化控制領域有著廣泛的應用。在提高波導絲的彈性模量和機械強度的同時保證其穩定的伸縮系數 , 是研制敏感元件的關鍵 , 也是開發磁致伸縮位移傳感器相當重要的一環 , 高精度的時間檢測技術和抗惡劣環境的封裝技術也不容忽視。磁致伸縮位移傳感器的研究有著廣闊的市場前景。


上一篇:考慮磁滯的鐵稼磁致伸縮位移傳感器輸出電壓模型及結構設計


下一篇:磁致伸縮液位儀的工作原理與功能設計

關閉
磁致伸縮位移傳感器店鋪二維碼磁致伸縮液位傳感器店鋪二維碼
磁致伸縮位移傳感器logo圖片
山東省煙臺經濟技術開發區珠江路32號3號樓
Copyright ? 2019 NADO | All right reserved. 魯ICP備16037561號
網站地圖 

掃碼關注拿度微信

精品国产_亚洲人成在线