磁致伸缩位移传感器新动向和应用

　　磁致伸缩位移传感器是用非接触测量方法测量活动磁铁，由于磁铁和传感器并无直接接触，因此，传感器即使在恶劣的工业环境下（如易受油渍、溶液、尘埃或其他的污染场合），也能正常工作。此外，还能承受高温、高压和强振动。

　　近年来，磁致伸缩位移传感器，无论在精度上，性能上都有了很大的提高。同时，根据不同的应用领域，输出接口也更多样化，增加了 一 些信号处理 、修正电路。

　　1、工作原理

　　一 个基本的敏感元件，利用磁致伸缩波导管来测量位置磁铁位移的基本原理。工作原理是，利用两个不同的磁场相交产生一个超声波信号 ，然后计算这个信号被探测所需的时间，便能换算出准确的位置。

　　传感器的电子部件发出一个电流脉冲，这样就在波导管上产生一个环绕其周围的磁场。当这个磁场与位置磁铁所产生的纵向磁场相交时，就产生一个超声波信号，这个信号沿波导管一直传到末端的传感器元件。因为声波在波导管上的速度接近3 km/s。用从产生电流脉冲的一刻到测到信号所需的时间乘以这个固定速度，就可以得出磁铁位置。这个过程是连续不断的，所以，每当磁铁移动时，新的位置就会被感测出来。

　　①位置计算

　　位置/mm=时差/s *传感器的传送速度/mm·s^-1-零点位置/mm

　　②更新时间及频率响应

　　传感器的更新时间对伺服控制机械的应用非常重要。由于磁铁距离传感器的电子零件越远，声波传播所需的时间就越长，所以传感器的更新时间与距离成正比。传感器最长新时间可估算如下：

　　更新时间=（量程+零点位置）/传感器传送速度

　　等价频率响应= 1/更新时间

　　③性能参数

　　以国外某公司的新产品性能为例：最大分辨率0.006mm； 非线性误差0.02%； 磁滞误差< 0.02 mm； 量程25 ~ 3050 mm； 使用温度范围- 40 ~ + 70℃。

　　2、液压系统活塞速度测量的应用

　　液压泵控制装置作为一种反馈系统。如果是从一点到另 一 点的位移控制，位移反馈是足够了；如果要想得到连续的曲线描述，则速度反馈是必需的。因为高精度的速度值并不容易得到，同时液压泵是一个封闭环境，提供速度反馈很难。磁栅式位移测量仪等传感器只能在敞开环境中使用，无法解决这个问题，磁致伸缩位移传感器以内置方式，可以测出活塞速度，实现速度反馈，如下图所示。

　　因为磁致伸缩传感器是一种位移传感器 ，所以速度必须通过一系列连续位置数据测定。以RHM-700传感器为例（RHM-700传感器是一种磁致伸位移传感 器，它的可重复性误差为0.01%FS，量程为700mm，一周期采样次数为5次），其速度分辨率为：

　　【△V】=2*可重复性误差*量程/采样次数≤2*0.01/100*700/5=28mm/s

　　3、特殊情况下液位测量应用

　　在一些特殊情况下，例如高温、强腐蚀性的液体，需测液位时，可以采用下图所示的磁致伸缩位移传感器，不接触液体，通过测量浮子的位置得出液位。

　　4、磁致伸缩位移传感器的新发展

　　1）模块设计

　　现在国际上的磁致伸缩传感器大都采用了模块方式组装而成，主要模块包括：基本磁致伸敏感元件、电子模块、内接线插头、应用外壳，控制线插头。这种设计不但利用生产、安装、维修，更增加了各个组件的抗冲击、抗振荡能力。

　　2）多种输出方式

　　除了具有一般的数字接口，RS422信号方式，脉冲宽度可调制PWM外，还增加SSI同步串行接口，以及CAN总线。

　　3）温度补偿电路

　　对磁致伸缩传感器进行温度补偿。可以使传感器在更宽的温度范围内工作，同时更提高f传感器的测措精度。

　　5、结论

　　磁致伸缩位移传感器以其高精度、高性能，以及灵活的测母方式，在各种自动化控制领域有着广泛的应用。国内市场十分广阔。