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(jié)構(gòu)及工作原理，以及信號(hào)傳遞采集過程中要注意事項(xiàng)。該傳感器適用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中位置檢測，能夠有效提升自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制精度及系統(tǒng)動(dòng)作的可靠性1.前言 zui近筆者在消化寶鋼由奧鋼聯(lián)引進(jìn)的COREX 3000設(shè)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(dòng)態(tài)布料器設(shè)備中檢測驅(qū)動(dòng)油缸的移動(dòng)位置。通過對(duì)該傳感器資料的消化和實(shí)際的應(yīng)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(dá)微米級(jí)，測量位置信號(hào)重復(fù)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(yīng)各種惡劣的工況條件下使用，輸出的信號(hào)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(fù)供電后，它仍能重復(fù)原先測量數(shù)值，不需要對(duì)它進(jìn)行定期的標(biāo)定等常規(guī)維護(hù)工作，使用十分方便，安裝也非常簡便。目前盡管國內(nèi)也有相似的產(chǎn)品供應(yīng)，但大家對(duì)它的掌握了解還是比較有限，相關(guān)介紹的資料也不是很多，在實(shí)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(jié)構(gòu)：      該傳感器安裝于油缸內(nèi)：它的基本構(gòu)造如圖1所示：      傳感器的后部是一個(gè)六角形的電子倉室，內(nèi)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(hù)套管構(gòu)成的測量桿，管內(nèi)還有一根保護(hù)波導(dǎo)線的支撐管，支撐管內(nèi)穿有傳輸時(shí)鐘脈沖信號(hào)的波導(dǎo)線。測量桿整個(gè)安裝于液壓油缸的活塞桿中空的內(nèi)腔里。在活塞桿外的端部，套著一個(gè)與活塞桿同步移動(dòng)的永磁性的磁環(huán)，油缸活塞移動(dòng)該磁環(huán)也隨之一起移動(dòng)，傳感器的檢測部件即刻將活塞桿當(dāng)時(shí)的位置信號(hào)測量數(shù)據(jù)計(jì)算出來，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)發(fā)送給變送器。2.2磁致伸縮位移傳感器的特點(diǎn)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(duì)象的工藝要求，往往需要將一些物理量，如工藝參數(shù)，設(shè)備位置、狀態(tài)等轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所能控制的電的信號(hào)，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(jìn)行位移量檢測的傳感器，就屬于位置信號(hào)轉(zhuǎn)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(rèn)可，并具備成千上萬的成功應(yīng)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(dòng)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|(zhì)污染的環(huán)境下工作,對(duì)傳感器并不會(huì)構(gòu)成威脅。此外,傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)決定了，它更能承受高溫,高壓和高振動(dòng)的環(huán)境.本傳感器輸出的信號(hào)為值,所以即使電源中斷，重新恢復(fù)后也不會(huì)對(duì)先前檢測的數(shù)據(jù)構(gòu)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(fù),也不會(huì)對(duì)傳感器造成任何磨損,根據(jù)美國太空署的統(tǒng)計(jì)，MTS位移傳感器的磁致伸縮敏感元件之平均*時(shí)間為23年。（1）.磁致伸縮原理http://www.hg1112.cn/st145604

　　根據(jù)材料的物理特性，鐵磁性物質(zhì)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(shí)際量是非常細(xì)微的。一般的鐵合金材料僅為30PPM左右,但現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)已研究出更新的材料物質(zhì),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(fù)雜,它是利用兩個(gè)不同磁場相交時(shí)在鐵磁材料上產(chǎn)生的形變，通過磁電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào),通過檢測這個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)，然后計(jì)算從同步脈沖發(fā)出到檢測到這個(gè)信號(hào)所需的時(shí)間周期,從而換算出發(fā)生磁致伸縮部位的準(zhǔn)確位置。這兩個(gè)磁場一個(gè)來自隨被檢測物體而移動(dòng)的活動(dòng)永磁鐵,另一個(gè)來自由變送器產(chǎn)生的同步時(shí)鐘脈沖。這個(gè)稱為“詢問信號(hào)”的脈沖，也就是時(shí)鐘脈沖信號(hào)，沿著傳感器內(nèi)以磁致伸縮材料制造的波導(dǎo)管以電波的速度傳送。當(dāng)兩個(gè)磁場相交時(shí),波導(dǎo)管發(fā)生磁致伸縮現(xiàn)象,產(chǎn)生一個(gè)形變。形成伸展或收縮的形變，由傳感器內(nèi)置的拾音器部件，將這個(gè)波動(dòng)，通過拾音器動(dòng)圈線圈將這個(gè)稱為“返回信號(hào)”的波動(dòng)，轉(zhuǎn)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(hào)的一刻到返回信號(hào)被探測到所需的時(shí)間周期乘以固定的電波傳輸速度,我們便能精確地計(jì)算出，活動(dòng)磁鐵當(dāng)時(shí)所到達(dá)的位置及位置變動(dòng)的數(shù)值。這個(gè)過程是連續(xù)不斷的,所以每當(dāng)活動(dòng)磁鐵被帶動(dòng)，而改變位置時(shí),新的位置很快就會(huì)被檢測出來。由于系統(tǒng)輸出的信號(hào)是一個(gè)真正的值,而不是比例的或需要再放大處理的信號(hào),所以不存在信號(hào)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(biāo)定。   適用于內(nèi)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(dá)7.6米，特殊要求可以達(dá)到10米。由于它采用了模塊式結(jié)構(gòu)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(jìn)行傳感器更換作業(yè)，這樣可以大大減少生產(chǎn)停機(jī)的產(chǎn)能損失。(3).磁致伸縮位移傳感器的輸出信號(hào)，接線和信號(hào)聯(lián)接：致伸縮位移傳感器的輸出信號(hào)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(hào)有兩種格式，一種為格雷碼，也就是循環(huán)二進(jìn)制碼；還有一種為自然二進(jìn)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(zhǔn)確測量控制對(duì)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(zhuǎn)換成數(shù)字量送至系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步處理，變換成標(biāo)準(zhǔn)的電流或電壓信號(hào)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(shí)用；二是采用光電軸的角編碼器進(jìn)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(hào)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(jìn)制或循環(huán)二進(jìn)制（格雷碼）方式進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的，編碼的設(shè)計(jì)一般是采用自然二進(jìn)制碼、循環(huán)二進(jìn)制碼、二進(jìn)制補(bǔ)碼等。這種編碼特點(diǎn)是不要計(jì)數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個(gè)固定的與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼；抗*力強(qiáng)，沒有累積誤差；電源切斷后位置信息不會(huì)丟失，但分辨率是由碼盤的二進(jìn)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(jìn)制數(shù)字量達(dá)24位，因此分辨率是相當(dāng)高的，在實(shí)際測量中位置測量精度達(dá)到2微米。