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一種新型非接觸式的傳感器-磁致伸縮效應大位移傳感器

來源:拿度科技 瀏覽量: 時間:2022-05-27 15:49

  

       “磁致伸縮位移傳感器”是支將被測量轉變為有用信號的裝置,它建立物質流,能量流和信息流之間的聯系,隨著科學技術的飛速發展,傳感器顯得越來越重要---其性能已成為整個控制系統的決定因素。非接觸位移傳感器種類繁多、但他們所依據的物理效應則不出以下五種:磁效應、電容效應、光電效應,機械效應和電磁輻射效應。在工程應用中,從測量的距離和精度上看,還是以磁效應為見長。
磁致伸縮位移傳感器原理是基于磁效應的一種較新型的位移傳感器、他能用于位移、速度和加速度的線性測量。其特點是檢測頭與測量桿無接觸,抗干擾,抗震性能均良好,使用壽命長,精度高、測量范圍寬、因此,其不僅可廣泛應用于機械、礦山、輕工業等行業,油漆見長的是它可應用在工況惡劣的場合。
2、傳感器的額結構和工作原理
       該位移傳感器是由保護管、波導管、銅線和磁環等組成。保護管是一種非磁性材料。一般用于鋁管作為保護管,波導管是由軟磁材料制成的薄壁毛細管,磁環可以沿保護管軸向移動。當脈沖發生器發射電脈沖時,電脈沖通過銅線可以沿波導管軸向感應出一垂直于銅線的環形磁場,改磁場要可移動的磁環產生的軸向磁場,就會產生一螺旋狀磁場。根據魏德曼效應,波導管會產生扭轉形變。而產生的扭轉波以一恒定的速度Ct=(G/Po)/2沿波導管向兩側傳播,由于在波導管的末端有衰減阻尼裝置,所以,扭轉波傳播到末端時,其能量將被衰阻尼裝置所吸收;而在控制器一端,由于波導管上固連著與其垂直的兩個窄金屬帶,而且這兩個窄金屬帶上繞著具有旁路磁場的線圈,他們構成了技能換能器。所以,扭轉波傳播到這里時,帶動與波導管剛性連接的橫向震動帶,產生脈沖縱振波。根據維拉里效應,它將引起震動帶磁場的變化,從而被震動帶上的線圈感應為脈沖電勢、該電勢經放大送到主要由計數器所組成的測量電路中。因為波在波導管中是以恒速傳播的,所以只要測出脈沖發射與脈沖接收兩者之間的時間間隔,也就測出了磁環到規定零點之間的距離。
磁致伸縮位移傳感器
3、傳感器的工作電路
       傳感器的工作電路主要包括發射器電路,和數據處理電路。下面對他們作具體分析。
3.1發射器電路
       發射器電路作用是將數據處理電路發來的TTL電平的窄脈沖進行放大,使其能產生足夠強度的電流脈沖,從而使在波導管產生較大的扭轉變形。由于該部分電路裝在傳感器內部,所以體積較小,另外,從可靠性角度來考慮,這要是較為合理的。其具體電路為:在該電路中,當輸入脈沖為低電平時,即Ube<0.A管不工作,起到開關的作用。整個電路起不到放大脈沖的目的;當輸入脈沖為高電平時,Ube>0,Ubc小于0,A管工作。B管Uce>Ube,晶體管起放大作用。因此,整個電路工作,起到了放大TTL窄脈沖的目的。
3.2接收器電路
       接收器電路的作用是將機電換能器上線圈感應得到的電脈沖信號整形并放大。輸出TTL電平脈沖信號,已提供給數據處理電路。對接收器電路的要求是放大倍數要打,噪聲抑制能力要強,另外,其電路在滿足要求的前提下應盡可能簡單,體積也要盡可能小。該電路由兩部分組成。前一部分為電壓比較級,基準電壓由電阻和穩壓管構成的電路中取得。為-6V。他是穩定性較高的直流電壓,作為調整比較的標準。后部分為電壓放大級,中間電容的作用是交流耦合,信號放大后輸入到信號處理電路。
3.3信號處理電路
       基本原理:8031右邊四片芯片為常規用法:2817走位數據存儲器,2764為程序存儲器,74LS373為地址鎖存器。74LS139為譯碼器,選通計數器數據和8279(鍵盤與顯示芯片)。
       8031左下部分,NE555作為振蕩器。74LS393分頻后,作為看門狗。P1.6為清楚看門狗電路的脈沖輸出口,電容盒電阻組成上電復位電路,旁邊串上的電阻形成手動復位電路:393作分頻及計數器分頻后的數據高8位放下T0之TL0中。低8位從393中讀入。
工作程序:r。P1.2置1.禁示393計數。
2.P1.0發出一個脈沖,S1BP1.0clearP1.0發出一個脈沖使393消0且發出驅動信號。晶光電隔離和驅動器輸出至測桿電路。
3.P1.2置0.允許393技術,當返回信號啟動中斷后,執行中斷程序;
a.禁止計數(P1.2=1),讀數低8位數據。TL0高8位。
b。然后,計算十進制轉換,輸出:顯示和到串行口。
4、應用
        磁致伸縮位移傳感器可以應用在沖壓、重型機械、軋制一個平整設備,試驗機,自動包裝線,自動生產線,搬送自動線,高爐和液壓缸等的位移、速度和加速度的測量。目前在國內其應用程序并不普及,主要用來測量位移,因為它具有測量行程大,精度高,抗干擾性強等等諸多優點,所以是一個中非常有發展前途的傳感器。


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