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磁致伸缩位移传感

研制中涉及的关键技术有：

（1）大电流周期激发电路的设计；

（2）微弱信号的检测、信号的滤波、放大、电压比较、峰值检验波、电压限幅等一系列电路的设计；

（3）基于单片机的高精度时间量测量。技术要求：测量范围0～8cm，精度0.1mm。测量范围不是很大，主要是受到实验所用波导钢丝本身长度的限制。

研制编辑

磁致伸缩位移传感是利用磁致伸缩效应研制的传感器。该传感器可以实现非接触、***式测量，具有高精度、大量程的特点，特别是由于磁铁和传感器并无直接接触，因此传感器可应用在恶劣的工业环境，如易燃、易爆、易挥发、有腐蚀的场合。此外，传感器能承受高温高压和高振荡的环境。传感器输出信号为***数值，所以即使电源中断重接也不会对数据收构成问题，更无尖重新调整零位。由于传感器组件都是非接触的，所以即使测量过程理不断重复的，也不会对传感器造成任何磨损。

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工作原理：

磁致伸缩位移传感器

变送器主要由测杆、电子仓和套在测杆上的非接触的磁环组成。测杆内装有磁致伸缩线（波导丝）。工作时，由电子仓内的电子电路产生一起始脉冲，此起始脉冲在波导丝中传输时，同时产生了一沿波导丝方向前进的旋转磁场。当这个磁场与磁环中的磁场相遇时，产生磁致伸缩效应，使波导丝发生扭动，产生扭动脉冲（或称“返回”脉冲）。这一扭动脉冲被安装在电子仓内的拾能机构所感知并转换成相应的电流脉冲，通过电子电路计算出两脉冲起始和返回之间的时间差，即可测出被测的位置和位移。

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磁致伸缩位移传感器线性度

测量：在传感器测量整个0～80mm范围内，旋动螺旋测微器分别每隔5mm记一组数据，位置磁铁相应移动，连续取测量数据20组，如图3。

线性度的指标公式为

式中：el为非线性误差（线性度）；△max为比较大非线性***误差；YFS为输出满量程。

从图3可知，采用**小二乘法拟合直线的斜率为0.992，直线方程为Y = 0.15784+0. 992X，因此在0~80 mm范围内的线性度为0.387%。

磁致伸缩位移传感器迟滞

将螺旋测微器在传感器的正反两个方向量程内来回移动，测量范围为0～80mm，测到的数据如图4。其中有正向测量和反向测量数值（每隔5mm测量1次），以及正反方向测量的差值△H。

由迟滞误差公式

式中△Hmax为正反行程输出比较大差值。

从图4知，△Hmax=0.41，而rH=0.256%。

磁致伸缩位移传感器：

变送器-采用磁致伸缩原理制造的高精度、长行程位置测量的位移变送器。不但可以测量运动物体的直线位移，同时给出运动物体的位置和速度模拟信号或液位信号，根据输出信号的不同，分为模拟式和数字式两种。

1、高精度，高稳定性，高可靠性。

2、非接触式测量，使用寿命长，功耗低。

3、多种输出方式可供选择。

4、具有反向极性保护功能。

5、巡检速度快，响应灵敏度高。

6、能在线诊断，开放性好，实时测量。

7、防雷击、抗射频干扰。

8、安装方便、无需定期标定和维护。

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磁致伸缩位移传感器

由于G和ρ均为恒定（对于一定的波导管来说）的，所以传播速度也恒定。经过计算该旋转波沿着波导钢丝以2 800 m/s的速度向两边传播。当它传到波导钢丝一端的波检测器时被转换成电信号ua·通过测量磁致旋转波从位置磁铁传到波检测器的时间tL就能确定位置磁铁和波检测器之间的距离。这样，当部件A和B产生相对运动，通过磁致旋转波位移传感器就可以确定部件A的位置和速度。

在波导钢丝的另一端，磁致旋转波将通过减波元件被较大削弱，以避免反射的波形对测量精度造成影响。波反射器是用于改善电信号ua的波形和加强电信号的大小。

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磁致伸缩位移传感器

应用领域

1.伺服液压油缸活塞位置反馈或预置；

2.研磨机械位置反馈或预置；

3.木材加工定位控制；

4.水轮机导叶开度的检测与控制；

5.纸张和塑料薄膜成型；

6.挤注模具机械；

7.吹塑；

8.工程机械；

9.金属成型/剪切冲压；

10.其它机械定位和位移检测；

11.水坝闸门；

12.铸锻机床位移控制；

13.注塑机模板定位与监测；

14.汽轮机气阻阀门开度的检测与控制；

15.玻璃压制；

16.塑料机械改造；

17.气动缸；

18.钢材滚压；

19.食品加工；

20.港口机械；

21.船舶舵机伺服系统；

22.伺服汽缸活塞位置反馈或预置。

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