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磁致伸縮位移傳感器   

伸縮現(xiàn)象編輯

大家都知道物質(zhì)有熱脹冷縮。除了加熱外，磁場和電場也會導(dǎo)致物體尺寸的伸長和縮短。鐵磁性物質(zhì)在外磁場的作用下，其尺寸伸長（或縮短），去掉外磁場后，其又恢復(fù)原來的長度，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮現(xiàn)象（或效應(yīng)）。此現(xiàn)象的機理是：鐵磁或亞鐵磁材料在居里點以下發(fā)生自發(fā)磁化，形成磁疇。

在每個磁疇內(nèi)。晶格都沿磁化強度方向發(fā)生形變。當(dāng)施加外磁場時，材料內(nèi)部隨即取向的磁疇發(fā)生旋轉(zhuǎn)，是各磁疇的磁化方向趨于一致，物體對外顯示的宏觀效應(yīng)即沿磁場方向伸長或縮短。

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磁致伸縮位移傳感器  應(yīng)用領(lǐng)域

可廣泛應(yīng)用于石油、化工、水利、制藥、食品、飲料等行業(yè)的各種液罐的液位計量和控制，航天加油系統(tǒng)、汽車加油系統(tǒng)、柴油加油系統(tǒng)及各種液壓罐、水文監(jiān)測、水處理等。

磁致伸縮位移傳感器是根據(jù)磁致伸縮原理制造的高精度、長行程***位置測量的位移傳感器。它采用內(nèi)部非接觸的測量方式，由于測量用的活動磁環(huán)和傳感器自身并無直接接觸，不至于被摩擦、磨損，因而其使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強，可靠性高，安全性好，便于系統(tǒng)自動化工作，即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下(如容易受油潰、塵埃或其他的污染場合)，也能正常工作[01]。此外，它還能承受高溫、高壓和強振動，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于機械位移的測量、控制中。它的行程可達(dá)3米或更長，標(biāo)稱精度為0.05% F·S，行程1米以上傳感器精度可達(dá)0.02% F，S,重復(fù)性可達(dá)0.002% F·S，因此它在石油化工，航空航天、電力、水利等行業(yè)得到普遍的應(yīng)用。

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磁致伸縮位移傳感器

是采用非接觸式磁致伸縮測量技術(shù)，此技術(shù)能提供準(zhǔn)確、直接值的位移輸出。17系列是專為液壓缸而設(shè)計，耐壓外管與六角法蘭為不銹鋼制造，可以直接安裝進液壓缸里。電子部分與耐壓外管為模塊化組裝設(shè)計，即兩者可完全分離。在特殊情況下，只需拔出電子部分進行校準(zhǔn)，而耐壓外管無需與液壓缸分離。此設(shè)計減少重置液壓缸時，較大提高生產(chǎn)效率。

非接觸式設(shè)計不但方便安裝，而且能消除所有工作磨損而帶來的誤差。鋁成型外殼符合IP67標(biāo)準(zhǔn)（需要配合正確的接頭），保證能工作于苛刻和塵埃污染的環(huán)境。提供靈活和簡易的安裝方式，適合一般液壓機械使用?？偫ǘ?，17系列磁懸浮式磁致伸縮位移傳感器堅固耐用，是要求嚴(yán)格的工業(yè)環(huán)境中理想選擇。

磁致伸縮位移傳感器材料主要有三大類：

即：磁致伸縮的金屬與合金和鐵氧體磁致伸縮材料。這兩種稱為傳統(tǒng)磁致伸縮材料。它們并沒有得到普遍的應(yīng)用：后來人們發(fā)現(xiàn)了電致伸縮材料，其電致伸縮系數(shù)比金屬與合金的大約200~400ppm，它很快得到普遍的應(yīng)用；第三大類是發(fā)展的稀土金屬間化合物磁致伸縮材料，稱為稀土超磁致伸縮材料。它是可提高一個國家競爭力的材料，是21世紀(jì)戰(zhàn)略性功能材料。

磁致伸縮位移傳感器適用于高溫、高壓和強振蕩等極其惡劣的工況，其***式輸出很好地解決了斷電歸零問題，由于敏感元件都是非接觸式、無磨損運行，平均無故障時間長達(dá)23年。

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磁致伸縮位移傳感器的結(jié)構(gòu)

根據(jù)這個原理，設(shè)計了總體的電子信號系統(tǒng)方案來檢測這個磁致旋轉(zhuǎn)波并送人到MCS51微型計算機處理。數(shù)字信號處理系統(tǒng)如圖2所示。

(1)產(chǎn)生一個周期激勵脈沖電流，該脈沖輸入波導(dǎo)鋼絲，以便圍繞波導(dǎo)鋼絲形成一個周期脈沖磁場。該脈沖的周期和寬度應(yīng)通過微處理器編程來調(diào)節(jié)。為了獲得較強的脈沖磁場，激勵脈沖應(yīng)具有足夠的能量，即足夠的電流。

3.傳感器性能指標(biāo)測試及結(jié)果

為了給傳感器系統(tǒng)進行定標(biāo)，搭建了測試平臺。測試平臺由傳感器主體、位置磁鐵、螺旋測微器、印制電路板、LCD、FDPS-50BA型電源（輸人220V，輸出±15V,5 V)組成。

在搭建的平臺上面對傳感器的性能進行測量，主要包括傳感器的線性度，遲滯和重復(fù)性。

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磁致伸縮位移傳感器

可提供多種不同的輸出信號類型，以適應(yīng)各種應(yīng)用需求和控制架構(gòu)。讓我們看一下線性磁致伸縮位移傳感器的三種常見的輸出信號類型。1）模擬，2）基于時間的數(shù)字和3）串行數(shù)字，并討論每種方法的優(yōu)缺點。

模擬量工業(yè)自動化中使用的絕大多數(shù)磁致伸縮位移傳感器都是模擬量輸出。通常，模擬輸出傳感器以DC電壓或DC電流的形式提供輸出。公共電壓輸出范圍包括0至10 Vdc和-10至+10 Vdc。公共電流輸出范圍包括0至20 mA和4至20 mA。

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