磁致伸缩位移传感器  应用领域

可广泛应用于石油、化工、水利、制药、食品、饮料等行业的各种液罐的液位计量和控制，航天加油系统、汽车加油系统、柴油加油系统及各种液压罐、水文监测、水处理等。

磁致伸缩位移传感器是根据磁致伸缩原理制造的高精度、长行程***位置测量的位移传感器。它采用内部非接触的测量方式，由于测量用的活动磁环和传感器自身并无直接接触，不至于被摩擦、磨损，因而其使用寿命长、环境适应能力强，可靠性高，安全性好，便于系统自动化工作，即使在恶劣的工业环境下(如容易受油溃、尘埃或其他的污染场合)，也能正常工作[01]。此外，它还能承受高温、高压和强振动，现已被广泛应用于机械位移的测量、控制中。它的行程可达3米或更长，标称精度为0.05% F·S，行程1米以上传感器精度可达0.02% F，S,重复性可达0.002% F·S，因此它在石油化工，航空航天、电力、水利等行业得到普遍的应用。

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CARLEN品牌下的磁致伸缩位移传感器

磁致伸缩位移传感器有2种类型，一种是杆状的，一种是侧面安装的。2种类型的应环境不同。

标准测量冲程

50mm步可达1000mm冲程

250mm步可达5000mm冲程（侧杆型）

250mm步可达7600mm冲程（杆状型）

canopen磁致伸缩位移传感器的特点：

mxn磁致伸缩位移传感器对应于编码器剖面ds-406/3.1(canopen标准ds-301/3.0)，可以直接连接到现场总线。它们的测量数据被转换成位移比例的，总线支持的传感器输出信号，并直接传输到canopen主机。

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磁致伸缩位移传感器的结构

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。

磁致伸缩位移传感器   

伸缩现象编辑

大家都知道物质有热胀冷缩。除了加热外，磁场和电场也会导致物体尺寸的伸长和缩短。铁磁性物质在外磁场的作用下，其尺寸伸长（或缩短），去掉外磁场后，其又恢复原来的长度，这种现象称为磁致伸缩现象（或效应）。此现象的机理是：铁磁或亚铁磁材料在居里点以下发生自发磁化，形成磁畴。

在每个磁畴内。晶格都沿磁化强度方向发生形变。当施加外磁场时，材料内部随即取向的磁畴发生旋转，是各磁畴的磁化方向趋于一致，物体对外显示的宏观效应即沿磁场方向伸长或缩短。

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磁致伸缩位移传感器重复性

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%.。

（4）传感器其他静态特性

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。

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。

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磁致伸缩位移传感器：

变送器-采用磁致伸缩原理制造的高精度、长行程位置测量的位移变送器。不但可以测量运动物体的直线位移，同时给出运动物体的位置和速度模拟信号或液位信号，根据输出信号的不同，分为模拟式和数字式两种。

1、高精度，高稳定性，高可靠性。

2、非接触式测量，使用寿命长，功耗低。

3、多种输出方式可供选择。

4、具有反向极性保护功能。

5、巡检速度快，响应灵敏度高。

6、能在线诊断，开放性好，实时测量。

7、防雷击、抗射频干扰。

8、安装方便、无需定期标定和维护。

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