磁致伸縮式直線位移傳感器介紹

這種直線位移傳感器檢測(cè)沿著傳感器測(cè)量行程進(jìn)行非接觸式運(yùn)動(dòng)的定位磁塊的位置和位移，通過(guò)計(jì)算發(fā)射脈沖與返回脈沖間的時(shí)間差確定定位磁塊的位置，并隨時(shí)通過(guò)內(nèi)部的電子線路轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)輸出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的位移的測(cè)量。由于輸出信號(hào)直接，無(wú)需外加放大界面，可以降低綜合控制成本；傳感器具有堅(jiān)固的外殼，使用壽命極長(zhǎng)，而輸出信號(hào)可靠精確，可以明顯減少停機(jī)時(shí)間和提高產(chǎn)品的合格率，是一種能夠在惡劣環(huán)境中可靠工作的高精度傳感器，在工業(yè)控制領(lǐng)域中有著極廣的應(yīng)用范圍。

磁致伸縮式直線位移傳感器

磁致伸縮的產(chǎn)生和應(yīng)用

1.何為磁致伸縮

當(dāng)把鐵磁性材料置于磁場(chǎng)中時(shí)其幾何尺寸在微結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)發(fā)生的彈性變形的現(xiàn)象，被稱為磁致伸縮；而與此相反，當(dāng)鐵磁性材料發(fā)生彈性變形時(shí)，導(dǎo)致鐵磁性材料內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度也發(fā)生變化，稱之為磁致伸縮的逆效應(yīng)。

2.如何應(yīng)用磁致伸縮現(xiàn)象

通常情況下利用磁致伸縮效應(yīng)引起鐵磁性材料的機(jī)械振動(dòng)，發(fā)射超聲波；而采用磁致伸縮的逆效應(yīng)通過(guò)電子接收線路接收所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)。

磁致伸縮式位移

傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)

●對(duì)測(cè)量位置采用無(wú)接觸式測(cè)量。由于定位磁塊和傳感器之間并無(wú)直接接觸，允許測(cè)量過(guò)程是不斷重復(fù)的，因而無(wú)磨損，免維護(hù)。

●在抗沖擊、振動(dòng)、污染、潮濕和干擾場(chǎng)方面具有很好的性能。

●高線性度，高分辨精度，高重復(fù)精度。

●傳感器的輸出信號(hào)是一個(gè)真正的絕對(duì)數(shù)值，即使電源中斷以后再通電也不會(huì)對(duì)接收數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，更不必進(jìn)行回零工作。由于傳感器產(chǎn)生的是一個(gè)真正的絕對(duì)位置輸出，并非需要再放大處理的信號(hào)，因而不需定期重標(biāo)。

●安裝方便簡(jiǎn)單，無(wú)需為定位磁塊供電。

●能夠被用于測(cè)量大位移，高精度的應(yīng)用中。

工作原理

磁致伸縮式直線位移傳感器（LPS）的工作原理基于磁性材料的導(dǎo)磁性和磁場(chǎng)間相互作用的效果。扭轉(zhuǎn)型的應(yīng)變脈沖以一個(gè)高脈沖速度（聲速）施加于波導(dǎo)管，因而導(dǎo)體的導(dǎo)磁性被改變。在波導(dǎo)管的末端，這個(gè)機(jī)械波將被阻尼以保證反射不會(huì)產(chǎn)生。永久磁鐵的磁場(chǎng)將感應(yīng)生成一個(gè)電流脈沖。機(jī)械波的擴(kuò)展時(shí)間是恒定的，從扭轉(zhuǎn)型脈沖的發(fā)射到電流脈沖被接收所需要的時(shí)間能夠被非常精確地確定，所以能夠測(cè)量到實(shí)際的位置。

磁致伸縮位移傳感器原理圖

結(jié)構(gòu)組成

這種位移傳感器由三部分元件構(gòu)成：測(cè)量元件——波導(dǎo)管，位置檢測(cè)元件——定位磁塊，測(cè)量用電子線路。

產(chǎn)品概況

目前公司推出的直線位移傳感器包括兩種類型：標(biāo)準(zhǔn)型和經(jīng)濟(jì)型。標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品按照輸出信號(hào)的類型分為模擬量輸出型和脈沖量輸出型，而經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品只提供模擬量輸出型。

磁致伸縮位移傳感器采用鋁制擠壓型材外殼，因而測(cè)量部分能夠被很好地保護(hù)；采用自含式整體化設(shè)計(jì)，全部的電子線路均被集成于直線導(dǎo)軌內(nèi)部，沒(méi)有額外凸出的電子頭；直線導(dǎo)軌的截面尺寸為21×35mm，稱為壓縮式的外形輪廓，具有較短的且長(zhǎng)度固定的盲區(qū)（兩端共114mm），因而具有目前市場(chǎng)上最緊湊的外形，節(jié)省安裝空間。

測(cè)量行程為100～4500mm。具有可對(duì)測(cè)量行程進(jìn)行編程設(shè)定的功能，即用戶可以根據(jù)實(shí)際需要改變傳感器的額定測(cè)量長(zhǎng)度，通過(guò)在適配接插件的針腳間進(jìn)行短接或手持編程器設(shè)定所需測(cè)量行程的零點(diǎn)和跨度，方便快速。假設(shè)某客戶訂購(gòu)了額定測(cè)量長(zhǎng)度為200mm的直線位移傳感器，但實(shí)際應(yīng)用中需要的測(cè)量長(zhǎng)度是165mm，利用我們的直線位移傳感器所具有的測(cè)量范圍可編程的功能，設(shè)定用戶所需的這個(gè)測(cè)量范圍。0~165mm的測(cè)量范圍對(duì)應(yīng)于傳感器的輸出，不但傳感器的精度得到了提高，而且能夠減少傳感器的庫(kù)存量。

可對(duì)磁致伸縮位移傳感器行程編程設(shè)定的功能

標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品具有三色LED診斷指示燈，用于在編程設(shè)定測(cè)量長(zhǎng)度、AGC設(shè)定和測(cè)量工作過(guò)程中的狀態(tài)指示，簡(jiǎn)化了編程和維護(hù)工作。

磁致伸縮位移傳感器所采用的位置檢測(cè)元件含有用于產(chǎn)生測(cè)量脈沖所必需的永久磁鐵。傳感器的位置檢測(cè)元件包括兩種定位磁塊：

（1）引導(dǎo)式定位磁塊。這種定位磁塊以一個(gè)固定用夾槽安裝于傳感器的鋁制擠壓型材的外殼上，配備有一個(gè)鉸鏈連接部分。

（2）浮磁式定位磁塊。這種定位磁塊的安裝與傳感器的直線導(dǎo)軌檢測(cè)面間無(wú)任何直接接觸，能夠被安裝于距離傳感器直線導(dǎo)軌檢測(cè)面最遠(yuǎn)9mm的范圍內(nèi)，通常固定于機(jī)器的運(yùn)動(dòng)部件上，采用這種定位磁塊可以同時(shí)與多個(gè)位移傳感器配合工作，進(jìn)行多位置的檢測(cè)?；蚴莾H對(duì)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行特定范圍的測(cè)量時(shí)，采用浮磁式定位磁塊是理想的解決方案。

具有適應(yīng)定位磁塊的不同磁場(chǎng)強(qiáng)度的自調(diào)諧功能。如果采用一個(gè)浮磁式定位磁塊，則傳感器必須被校正以適應(yīng)不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度，我們稱之為AGC自動(dòng)增益控制。方法非常方便簡(jiǎn)單，仍然通過(guò)在適配接插件的針腳間進(jìn)行短接實(shí)現(xiàn)。

其防護(hù)等級(jí)IP67.取得CE認(rèn)證

采用通用型的輸出方式。目前可提供：

（1）模擬量輸出型：0～10V（10~0V），（-10～10）V，4～20mA（20~4mA）。能夠很方便地與過(guò)程儀表相連接。

（2）脈沖量輸出型：PNP，NPN，TTL信號(hào)。脈沖量輸出型的直線位移傳感器采用類似于增量型編碼器的相位差輸出方式，因而能夠直接與標(biāo)準(zhǔn)的增量型編碼器的信號(hào)處理裝置連接。

脈沖量輸出型直線位移傳感器提供兩個(gè)“特色輸入”：“ZERO POINT”輸入用于改變傳感器測(cè)量行程的零點(diǎn)位置；“BURST”輸入用于觸發(fā)傳感器傳送相對(duì)于傳感器的絕對(duì)零點(diǎn)位置的增量數(shù)據(jù)，即用于在出現(xiàn)傳感器供電故障或當(dāng)傳感器供電關(guān)斷后再通電時(shí)檢測(cè)定位磁塊的實(shí)際位置。

全部采用接插件連接方式，特別是模擬量輸出型產(chǎn)品適配標(biāo)準(zhǔn)的M12X1規(guī)格的四針接插件電纜，簡(jiǎn)化了接線工作，便于設(shè)備維護(hù)，降低了成本。

磁致伸縮位移傳感器典型應(yīng)用

以上這些特點(diǎn)確保這種傳感器能夠可靠地適用于眾多的應(yīng)用中：加工機(jī)床、壓力機(jī)、液壓缸、注塑機(jī)、包裝機(jī)、運(yùn)輸系統(tǒng)、起重系統(tǒng)、舉升機(jī)、矯平機(jī)、切割設(shè)備、飛行模擬器、風(fēng)力設(shè)備等。

本文轉(zhuǎn)載于深圳市博爾森科技有限公司官網(wǎng)：http://www.brsen.com