一、原理與計算
磁致伸縮位移傳感器用非接觸技術(shù)監(jiān)控活動磁鐵。由于磁鐵和傳感器并無直接接觸，因此傳感器即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下，例如易受油漬、溶液、塵埃或其它的污染，也能正常的工作。此外還能承受高溫、高壓、高震蕩的環(huán)境，適用于多種不同的自動化環(huán)境，例如機(jī)械控制、木材加工和液體容積測量等。
1、工作原理
磁致伸縮意指一些金屬（例如鐵或鎳），在磁場作用下具有伸縮能力，磁致伸縮的效果是非常細(xì)微的，通常鎳鐵合金是30ppm，不夠科學(xué)界已設(shè)計出更新的物質(zhì)，可將磁致伸縮的效果提升至1500ppm以上。
一個基本的敏感元件利用磁致伸縮波導(dǎo)管來測量移動磁鐵的位置，他是利用兩個不同磁場相交產(chǎn)生一個應(yīng)變脈沖信號，然后計算這個脈沖信號被探測所需時間，便能換算出準(zhǔn)確的位置。
這兩個磁場一個來自傳感器外面的活動磁環(huán)，另一個則來自傳感器內(nèi)波導(dǎo)管的電流脈沖，而這個電流脈沖是由傳感器的固有電子部件---脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的。脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)過波導(dǎo)管達(dá)到磁環(huán)行程的磁場處，當(dāng)兩個磁場相交時，由于電磁感應(yīng)波導(dǎo)管會發(fā)生扭轉(zhuǎn)，其信號以聲速沿波導(dǎo)管返回電子部件的感應(yīng)線圈。用新號處理電路計算信號發(fā)出和返回之間的時間差再乘以固定速度即可求出測量距離。因為這個過程是連續(xù)不斷的，所以每當(dāng)活動磁鐵被移動時，新的位置很快就會被檢測出來。
由于傳感元件都是非接觸的，所以就算感測過程是不斷重復(fù)的，也不會對傳感器構(gòu)成任何磨損。
2、位置計算
將所測量的時差乘以傳感器傳動速度的系數(shù)或者用時差除以傳送速度的倒數(shù)（或稱為傾斜度），都可求出位置。
3、更新時間及頻率響應(yīng)
傳感器的更新頻率對伺服控制機(jī)械來說是非常重要的，由于磁環(huán)距離傳感器的電子零件越遠(yuǎn)，音波所需行走時間越長，所以傳感器的更新時間與距離成正比。
傳感器最長更新時間可用下式作粗略計算：更新時間=（位置+零點(diǎn)位置）*傾斜度等價頻率響應(yīng)=1/更新時間例如：一根508mm長的傳感器，其更新時間及等價頻率響應(yīng)分別為：更新時間=（508+114.3）*0.35433=220μs頻率響應(yīng)=1/（220*10-4）=454Hz
二、性能與接口
1、創(chuàng)安琪的精度及性能
磁致伸縮位移傳感器的精度，其重復(fù)性和分辨率可達(dá)2μm，而非線性.02%F.S.，其遲滯誤差小于4微米。
（1）多重測量 由于電子部件可探測由同一時間脈沖所產(chǎn)生的連續(xù)磁波，所以在同一傳感器上可裝配多個活動磁鐵。這樣可省去額外的傳感器，降低成本。
（2）內(nèi)在安全性 由于傳感器所需電量非常低，它在易爆環(huán)境中可釋放的能量有限且低于燃燒點(diǎn)很多，故稱之為內(nèi)在安全或本身安全（須加上認(rèn)可安全柵以符合標(biāo)準(zhǔn)）。這種性能特別適合石化行業(yè)使用。
2、接口、顯示及電控部分
過去在考慮傳感器接口時，一般方法是使傳感器頭部電路盡可能處理更多資料，以減少外部電路的配置。但的傳感器電路都配備了微處理器處理更大量的數(shù)據(jù)和運(yùn)算。另外，不同形式的電子轉(zhuǎn)換電路也可供選擇，包括現(xiàn)場總線及CAN總線等。
（1）模擬輸出
模擬輸出雖然是比較傳統(tǒng)的設(shè)計，但由于安裝方便所以這類傳感器更容易安裝于新舊設(shè)備上。另外，由于模擬輸出方式輸出的是標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)信號，可以很方便與目前的控制儀表接口。
（2）數(shù)字接口
如果需要低噪音及高精度的話，數(shù)字接口應(yīng)該是傳感器的。
種是數(shù)字開始/停止方式即RS422信號。傳感器由外置控制器提供激勵信號，其周期與活動磁鐵位置成正比。
第二種為脈沖調(diào)制PWM，調(diào)制后的脈寬與磁鐵位置成正比。
至于串行數(shù)據(jù)傳輸方便，可將位置或水平信息由一般雙線系統(tǒng)如RS485、SSI或CAN總線等傳送。
三、應(yīng)用范例
隨著我國重油催化裂化技術(shù)的不斷發(fā)展，再生溫度和壓力不斷提高以及大比重超穩(wěn)分子篩催化劑的應(yīng)用，對配套滑閥和塞閥的耐高溫、耐磨損以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的整體性能都提粗了更高的要求。
為了滿足我國重油輕質(zhì)化技術(shù)的需求，電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)歲可以替代原來的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，但作為電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)閉環(huán)控制中的一個重要環(huán)節(jié)，位移傳感器的精度、性能等對整臺設(shè)備都有很大影響；同時石化行業(yè)有高溫高壓、易燃易爆等特點(diǎn)，所以傳感器必須具有高可靠性，而磁致伸縮位移傳感器由于其非接觸式的工作原理，因此磨損小，壽命長，且適應(yīng)于惡劣環(huán)境。采用磁致伸縮位移傳感器后，可將該傳感器設(shè)計在油缸的后蓋端，傳感器的磁環(huán)可以色合計在油缸活塞上，隨活塞運(yùn)動，保護(hù)管固定在油缸上，整個傳感器可以封裝在有缸內(nèi)，避免了現(xiàn)場高溫蒸汽（含氟離子）的浸蝕。同時也減小了環(huán)境溫度對傳感器的溫度梯度的影響。經(jīng)使用證明，線性度由原0.2-0.3級提高到0.05-0.1級。
另外，由于磁致伸縮位移傳感器的接口能力，它既可以與目前的伺服放大器配套使用，也適合于產(chǎn)品的升級換代，如計算機(jī)控制等。
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