新型磁致伸缩绝对位移传感器

　　80年代少数先进工业国（德国和美国）研制并广泛应用了磁致伸缩效应的绝对位移传感器，其特点为测量范围大、精度高、非接触、耐振动、耐油污，可用于其他位移传感器不能应用的工况恶劣场合，是大型锻压机械、重型机械、矿山机械和化工机械等机电仪一体化，提高其性能价格比的关键部件。这种新型磁致伸缩绝对位移传感器已由山东省计量科学研究所研制成功，并于1992年11月4日通过了技求鉴定。

　　1.位移传感器构造及其工作原理

　　位移传感器（下图）由主机、传感器和磁环组成，电源接主机，主机与传感器间用电缆连接。通常把传感器安装在设备静止部件上，磁环安装在可动部件上，也可反过来安装。

　　测得的位移量直接由主机数字显示，可据需要在量程内任意设定零点，零点不受停电的影响。经编码开关可设贫控制位移值，并经面板指示灯显示“小于”、“等于”、“大于”设定值的状态，主机内有相应的三个继电器提供三组常开、常闭触头，供控制系统使用。

　　由下图可见，传感器测量杆内有一根磁性材料制成的波导管，当脉冲电流流过波导管瞬间，在波导管表面产生圆周方向的磁场，这磁场在永久磁环所处部位产生突变。由于磁致伸缩效应在该部位上产生的超声波向波导管两端传输，向右端传的超声波被缓冲节吸收，向左端传的超声波由超声波接收器接收。因声速是恒定的，则可测出脉冲电流与接收超声波的时间间隔来确定磁环的位置。

　　2.鉴定样机与国外同类产品的比较

　　鉴定委员会一致认为，提交鉴定的样机达到了目前国际同类产品的先进水平，填补了国内空白。其技求指标与国外同类产品比较见下表。

鉴定样机		ARIS公司（德）	美、日
测量范围（mm）	2000	2600	–
分辨率（mm）	0.1	0.1	±0.05%FS
重复性（mm）	0.1	0.1	–
线性误差（%） 耐振动冲击强度（s） 温度系数（ppmFS/℃）	0.05 25 40	0.05 – –	0.05 – 50

　　3.位移传感器应用范围

　　磁致伸缩位移传感器与常用的感应同步器、光栅尺、磁尺、电位器或位移测量装量相比，不仅耐振动冲击、防尘、防油、耐腐蚀，而且移动部件与固定部件间由于磁场相互作用，有较大的间隙（3mm），使得安装简便，工作过程中基本上没有磨损，工作可靠、寿命长。

　　这种位移传感器已经安装在大重型机械压力机上，实现装模高度调节数显化和自动化，达到快速装模的目的，目前正在大重型液压机、注塑机、联合采煤机等矿山机械、铸造设备、自动锻造机、叠压机、压捆打包机和各种大型木工和木材加工机械上推广应用，以解决这些设备工作条件差的位移量测量与自动控制问题。

　　这种位移传感器的测量杆是：全密封防漏式的，可直接安装在各种液压设备的液压油缸里，使液压伺服位置控制系统结构紧凑，省去齿轮齿条副，大大提高了控制定位精度和改善了系统响应特性。

　　这种位移传感器还可以安装在储酒罐、储油罐和化工设备中，作为高精度液位测控仪器使用，液面测量精度达0.1mm。

　　这种位移传感器测量采样次数达每秒数千次，配以时间参数，还可以测量各种设备执行机构的速度和加速度，例如测量锻压设备锤头和滑块的速度和加速度；测量机械手和工业机器人的执行机构运动轨迹和速度等。