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这篇文章给大家聊聊关于磁致伸缩位移传感器，以及位移传感器对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站哦。
磁致伸缩位移传感器的研制
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、绝对式测量，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。传感器输出信号为绝对数值，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。
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。
1位移传感器的原理
磁致旋转波位移传感器，如图1所示。除位置磁铁外，所有其他元器件都安装在传感器壳体内，
组成传感器的主体。位置磁铁通常装在一个运动部件A上，
而传感器主体则装在一个固定的部件B上。
传感器工作时，电子信号和处理系统发给磁致波导钢丝间隔为T的激励脉冲电流ie该脉冲电流将产生一个围绕波导钢丝的旋转磁场。位置磁铁也产生一个固定的磁场。根据Widemanm效应，金属随其瞬间变形产生波导扭曲，使波导钢丝产生磁致弹性伸缩，即形成一个磁致旋转波。磁致旋转波的传播速度为
式中：G为波导管的剪切弹性模量；ρ为波导管密度。
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大大削弱，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。
2位移传感器的结构
根据这个原理，设计了总体的电子信号系统方案来检测这个磁致旋转波并送人到MCS51微型计算机处理。数字信号处理系统如图2所示。(1)产生一个周期激励脉冲电流，该脉冲输入波导钢丝，以便围绕波导钢丝形成一个周期脉冲磁场。该脉冲的周期和宽度应通过微处理器编程来调节。为了获得较强的脉冲磁场，激励脉冲应具有足够的能量，即足够的电流。 3传感器性能指标测试及结果
为了给传感器系统进行定标，搭建了测试平台。测试平台由传感器主体、位置磁铁、螺旋测微器、印制电路板、LCD、FDPS-50BA型电源（输人220V，输出±15V,5 V)组成。
在搭建的平台上面对传感器的性能进行测量，主要包括传感器的线性度，迟滞和重复性。
3.1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为最大非线性绝对误差；YFS为输出满量程。
从图3可知，采用最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%。
3.2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为正反行程输出最大差值。
从图4知，△Hmax=0.41，而rH=0.256%。
3.3传感器重复性
图5是传感器在正行程和反行程测量各测2次的数据，其中还计算了重复性偏差。根据式（2）可计算出0～80mm满量程的重复性误差指标el=±0.287%.。
3.4传感器其他静态特性
3.4.1传感器的分辨力
经过测试系统测试，移动螺旋测微器±0.056mm，传感器LCD显示值改变±0.056mm。
3.4.2稳定性
在测试时，将传感器设定在一固定点，然后分别在4h读取数据1次，测得值分别为31.62 mm, 31.56 mm, 31.56nm, 31.62mm。稳定性误差为0.06mm。传感器通、断电几次后在此位置读数，仍旧为31.62，验证了磁致伸缩传感器不受掉电影响。
温度稳定性是指传感器在外界温度变化下输出量发生的变化。测量传感器温度稳定性时，分别在房间温度为15℃和室外温度为1℃测量，读数变化为0.06 m，即温度稳定性误差为0.06 mm。
3.4.3测试系统灵敏度
移动螺旋测微器0.05mm，测到传感器LCD屏上变化0.056mm，此测试系统的灵敏度为1.12。
综上，经过实验测得传感器的静态特性，可知传感器的线性度为0.387%，迟滞误差为0.256%，重复性误差为±0.287%,分辨力为0.056mm。磁致伸缩位移传感器的自身精度很高，理论可以达到μm级，实际分辨力只有0.056mm。
4结束语
在搭建的平台上对磁致伸缩位移传感器进行了进一步的误差分析。误差主要还是在传感器的一些性能指标上。磁致伸缩传感器的主体部分及位置磁铁开发与研制，经实验测试，结果理想，位置磁铁在传感器不同的位置都有一不同的信号反_映。信号处理电路中占空比可调的脉冲激发控制信号电路部分设计，经实际的电路调试结果理想。脉冲激发电路用不同方案设计并综合考虑到实际电路实现，在ORCAD上模拟效果理想。进一步提高精度有几种方案。比如用DSP芯片来测量位移。40MHz的TMS320LF2407型DSP芯片，时钟周期t=1/40M=25ns, DSP无需分频，则位移分辨率为70μm,也可以用复杂可编程逻辑器件（CPLD），它具有使用灵活、可靠性高、功能强大的优点，CPLD可实现系统编程，而且能重复多次，使用CPLD器件进行开发，不仅可以提高系统的集成化程度、可靠性和可扩充性，而且还可大大缩短产品的设计周期。磁致伸缩位移传感器技术必将广泛应用于我国的各项工业领域中。
美国MTS磁致伸缩位移传感器内的磁致伸缩材料是什么材料
美国MTS磁致伸缩位移传感器内的磁致伸缩材料是具有磁致伸缩特性的材料。
工程上利用这一特性将电能转换成机械能或将机械能转换成电能。磁致伸缩是指在交变磁场的作用下，物体产生与交变磁场频率相同的机械振动;或者相反，在拉伸、压缩力作用下，由于材料的长度发生变化，使材料内部磁通密度相应地发生变化，在线圈中感应电流，机械能转换为电能。
工程上利用这一特性将电能转换成机械能或将机械能转换成电能。磁致伸缩是指在交变磁场的作用下，物体产生与交变磁场频率相同的机械振动；或者相反，在拉伸、压缩力作用下，由于材料的长度发生变化，使材料内部磁通密度相应地发生变化，在线圈中感应电流，机械能转换为电能。
磁致伸缩材料根据成分可分为金属磁致伸缩材料和铁氧体磁致伸缩材料。金属磁致伸缩材料电阻率低，饱和磁通密度高，磁致伸缩系数λ大（λ＝Δl/l，l为材料原来的长度，Δl为在磁场H作用下的长度改变量）,用于低频大功率换能器，可输出较大能量。铁氧体磁致伸缩材料电阻率高，适用于高频，但磁致伸缩系数和磁通密度均小于金属磁致伸缩材料。Ni-Zn-Co铁氧体磁致伸缩材料由于磁致伸缩系数λ的提高而得到普遍应用。
工程上常用磁致伸缩材料制成各种超声器件，如超声波发生器、超声接收器、超声探伤器、超声钻头、超声焊机等；回声器件，如声呐、回声探测仪等；机械滤波器、混频器、压力传感器以及超声延迟线等。
磁致伸缩位移传感器原理
导语：今天小兔给大家介绍一下关于磁致伸缩位移传感器，对于磁致伸缩传感器了解的朋友并不多，其实这是一种应用广泛的触感器。在磁致伸缩液位计当中就由应用，在加油上面应用的是非常多的，磁致伸缩传感器经常用于测量位移上面。就是今天小兔为大家讲述的磁致伸缩位移传感器，接下来就给大家介绍一下关于磁致伸缩位移传感器的相关知识。
一、磁致伸缩位移传感器的工作原理
磁致伸缩位移(液位)传感器，是利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。测量元件是一根波导管，波导管内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成的。
测量过程是由传感器的电子室内产生电流脉冲，该电流脉冲在波导管内传输，从而在波导管外产生一个圆周磁场。当该磁场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用。波导管内会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输，并很快被电子室所检测到。
由于这个应变机械波脉冲信号在波导管内的传输时间和活动磁环与电子室之间的距离成正比，通过测量时间，就可以高度精确地确定这个距离。由于输出信号是一个真正的绝对值,而不是比例的或放大处理的信号。所以不存在信号漂移或变值的情况,更无需定期重标。
二、磁致伸缩位移传感器的应用
随着国内风力发电机组的制造水平的不断提高，液压变桨系统凭借其在性能、环境适应能力、维护成本等方面的优势，必将得以广泛应用。机械盘式刹车锁紧销方面，磁致伸缩线性位移传感器的应用显著提高了锁紧销动作的可靠性，进而提高了整机运行的安全性。
通过位移传感器来进行监测锁紧销的动作是否可靠到位，所以在大多数的机械盘式刹车系统上的锁紧销都需要安装位置传感器。
上面关于磁致伸缩位移传感器的工作原理的知识详细的给大家做了一下介绍。相信大家对于磁致伸缩位移传感器的原理已经有了相关的了解，其实对于磁致伸缩位移传感器的性能是不错的，性价比也是非常高的，很多的输出方式都可以进行，并且磁致伸缩位移传感器的使用寿命也是比较长的。关于磁致伸缩位移传感器的介绍就到这里。
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关于磁致伸缩位移传感器的内容到此结束，希望对大家有所帮助。
