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DTM11-650磁致伸縮位移變送器  

DTM11-650磁致伸縮位移變送器  

    DTM11-650磁致伸縮位移傳感器結構及工作原理，以及信號傳遞采集過程中要注意事項。該傳感器適用于自動控制系統(tǒng)中位置檢測，能夠有效提升自動控制系統(tǒng)的控制精度及系統(tǒng)動作的可靠性1.前言 zui近筆者在消化寶鋼由奧鋼聯(lián)引進的COREX 3000設備的過程中，接觸到由磁致伸縮位移傳感器，用于煤和礦的動態(tài)布料器設備中檢測驅動油缸的移動位置。通過對該傳感器資料的消化和實際的應用，感到這是一種比較*的位置檢測器件。這種位置傳感器具有：測量精度高、檢測分辨率高，達微米級，測量位置信號重復性好，穩(wěn)定可靠，由于它在測量過程中屬于非接觸式測量，因此不存在自身磨損或測量誤差累積的問題，可以適應各種惡劣的工況條件下使用，輸出的信號是數(shù)字量的位置的值，因此它不存在零漂，或數(shù)值變化的問題，即使斷電恢復供電后，它仍能重復原先測量數(shù)值，不需要對它進行定期的標定等常規(guī)維護工作，使用十分方便，安裝也非常簡便。目前盡管國內也有相似的產(chǎn)品供應，但大家對它的掌握了解還是比較有限，相關介紹的資料也不是很多，在實際使用中有一些需要引起注意的地方， 2.磁致伸縮位移傳感器簡介：2.1磁致伸縮位移傳感器的一般結構：      該傳感器安裝于油缸內：它的基本構造如圖1所示：      傳感器的后部是一個六角形的電子倉室，內裝有傳感器的電子檢測線路板，通過六角形的法蘭與油缸座連接，傳感器前部是一根能耐受壓力的護套管構成的測量桿，管內還有一根保護波導線的支撐管，支撐管內穿有傳輸時鐘脈沖信號的波導線。測量桿整個安裝于液壓油缸的活塞桿中空的內腔里。在活塞桿外的端部，套著一個與活塞桿同步移動的永磁性的磁環(huán)，油缸活塞移動該磁環(huán)也隨之一起移動，傳感器的檢測部件即刻將活塞桿當時的位置信號測量數(shù)據(jù)計算出來，轉換成數(shù)字量信號發(fā)送給變送器。2.2磁致伸縮位移傳感器的特點及工作原理介紹：      在儀表及電氣控制系統(tǒng)中根據(jù)控制對象的工藝要求，往往需要將一些物理量，如工藝參數(shù)，設備位置、狀態(tài)等轉換成系統(tǒng)所能控制的電的信號，便于控制或顯示其數(shù)值。這就是傳感器的功能。本文所介紹的利用磁致伸縮原理進行位移量檢測的傳感器，就屬于位置信號轉換的檢測器件。該傳感器所具有的高精度及高可靠性，已被上所廣泛認可，并具備成千上萬的成功應用的案例。由于本傳感器是非接觸方式測量，通過檢測與液壓油缸活塞桿安裝成一體的活動磁鐵的位移,而該磁鐵與傳感器的檢測部位并無直接接觸,因此傳感器非常適合在極其惡劣的工業(yè)環(huán)境下,如易受油漬,溶液,塵?；蚱渌镔|污染的環(huán)境下工作,對傳感器并不會構成威脅。此外,傳感器的工作原理和結構決定了，它更能承受高溫,高壓和高振動的環(huán)境.本傳感器輸出的信號為值,所以即使電源中斷，重新恢復后也不會對先前檢測的數(shù)據(jù)構成任何問題,更無須重新返回零位。另外,由于敏感的檢測元件都是非接觸的,所以就算感測過程不斷重復,也不會對傳感器造成任何磨損,根據(jù)美國太空署的統(tǒng)計，MTS位移傳感器的磁致伸縮敏感元件之平均*時間為23年。（1）.磁致伸縮原理http://www.zuisujiong.cn/st145604

　　根據(jù)材料的物理特性，鐵磁性物質的形狀在磁化過程中發(fā)生彈性形變的現(xiàn)象稱之為磁致伸縮。盡管這種磁致伸縮的實際量是非常細微的。一般的鐵合金材料僅為30PPM左右,但現(xiàn)在的科學技術已研究出更新的材料物質,可以將磁致伸縮效果提升至1500PPM以上。磁致伸縮的原理并不復雜,它是利用兩個不同磁場相交時在鐵磁材料上產(chǎn)生的形變，通過磁電轉換產(chǎn)生一個應變脈沖信號,通過檢測這個應變脈沖信號，然后計算從同步脈沖發(fā)出到檢測到這個信號所需的時間周期,從而換算出發(fā)生磁致伸縮部位的準確位置。這兩個磁場一個來自隨被檢測物體而移動的活動永磁鐵,另一個來自由變送器產(chǎn)生的同步時鐘脈沖。這個稱為“詢問信號”的脈沖，也就是時鐘脈沖信號，沿著傳感器內以磁致伸縮材料制造的波導管以電波的速度傳送。當兩個磁場相交時,波導管發(fā)生磁致伸縮現(xiàn)象,產(chǎn)生一個形變。形成伸展或收縮的形變，由傳感器內置的拾音器部件，將這個波動，通過拾音器動圈線圈將這個稱為“返回信號”的波動，轉換成電脈沖很快便被電子部件的檢測電路探測到。從產(chǎn)生同步脈沖信號的一刻到返回信號被探測到所需的時間周期乘以固定的電波傳輸速度,我們便能精確地計算出，活動磁鐵當時所到達的位置及位置變動的數(shù)值。這個過程是連續(xù)不斷的,所以每當活動磁鐵被帶動，而改變位置時,新的位置很快就會被檢測出來。由于系統(tǒng)輸出的信號是一個真正的值,而不是比例的或需要再放大處理的信號,所以不存在信號漂移或變值的情況,更不必像其它位移傳感器一樣需要定期重新標定。   適用于內置液壓油缸安裝的磁致伸縮位移傳感器，它的外殼采用304L不銹鋼壓力管，它的zui大測量長度可達7.6米，特殊要求可以達到10米。由于它采用了模塊式結構組裝而成，因此在現(xiàn)場更換傳感元件，允許油缸液壓系統(tǒng)不停，直接進行傳感器更換作業(yè)，這樣可以大大減少生產(chǎn)停機的產(chǎn)能損失。(3).磁致伸縮位移傳感器的輸出信號，接線和信號聯(lián)接：致伸縮位移傳感器的輸出信號屬于數(shù)字量，SSI也就是（serial,synchronized,interface），翻譯成中文的意思是串行同步數(shù)字輸出。它所輸出的數(shù)字信號有兩種格式，一種為格雷碼，也就是循環(huán)二進制碼；還有一種為自然二進制碼。通常在要求精確定位的控制系統(tǒng)中，為了提高控制精度，準確測量控制對象的位置十分重要。目前，檢測位置的一般辦法：一是使用位置傳感器，傳感器測量到的位移量由變送器經(jīng)A/D模數(shù)轉換成數(shù)字量送至系統(tǒng)進行進一步處理，變換成標準的電流或電壓信號然后再輸入控制系統(tǒng)。此方法精度高，但在多路、長距離位置監(jiān)控系統(tǒng)中，由于其成本昂貴，安裝困難，因此并不實用；二是采用光電軸的角編碼器進行精確位置控制。光電軸角編碼器根據(jù)其碼盤刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、式以及混合式三種。而式編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，它是利用自然二進制或循環(huán)二進制（格雷碼）方式進行光電轉換的，編碼的設計一般是采用自然二進制碼、循環(huán)二進制碼、二進制補碼等。這種編碼特點是不要計數(shù)器，在轉軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應的數(shù)字碼；抗*力強，沒有累積誤差；電源切斷后位置信息不會丟失，但分辨率是由碼盤的二進制位數(shù)決定的，根據(jù)不同的精度要求，可以選擇不同的分辨率即位數(shù)。目前有10位、11位、12位、13位、14位或更高位數(shù)等多種。本案例的傳感器輸出二進制數(shù)字量達24位，因此分辨率是相當高的，在實際測量中位置測量精度達到2微米。