磁致伸缩位移传感器分析

2016-01-19 870

磁致伸缩位移传感器分析

工作原理:
     
磁致伸缩位移(液位)传感器,是利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。测量元件是一根波导管,波导管内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成的。测量过程是由传感器的电子室内产生电流脉冲,该电流脉冲在波导管内传输,从而在波导管外产生一个圆周磁场,当该磁场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时,由于磁致伸缩的作用,波导管内会产生一个应变机械波脉冲信号,这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输,并很快被电子室所检测到。

由于这个应变机械波脉冲信号在波导管内的传输时间和活动磁环与电子室之间的距离成正比,通过测量时间,就可以高度精确地确定这个距离。由于输出信号是一个真正的绝对值,而不是比例的或放大处理的信号,所以不存在信号漂移或变值的情况,更无需定期重标。

我们模仿这个原理做个传感器,需要注意哪些事项呢?

详细分析:

在波导丝(磁致伸缩材料制成,要求加工成的波导丝不要有位错、夹杂等晶格缺陷)加载脉冲电流。同时触发单片机中断或计时器(中断用于计时)。
脉冲电流会形成一个以波导丝为轴的旋转磁场,由于波导丝的特性——磁场会产生机械变形。因此波导丝会产生一个机械振动(频率以脉冲电流的频率为主,其他频率的振动也同时存在)。机械振动即为声波!
声波沿着波导丝方向以声速(大概接近1800米每秒左右)传播,以波导丝为轴的旋转磁场?、和被测位置磁场(方向必须和波导丝垂直)叠加(如果定量计算,并矢)。波导丝会在被测未知磁场处形成一个10-5~10-6数量级的??线性伸缩(这是磁致伸缩材料的特性?)。
当声波传播到被测位置磁场时,?会有一部分能量反射回首端,一部分透射至波导丝的末端。振动能引发线圈内磁通量的变化,进而产生电流变化(通过放大等处理,使用带通滤波器滤除不想要的)。触发跳出中断向量(或停止计时器)。
计时用于测量被测位置磁场到波导丝首端的距离(距离=速度*时间)。通过单片机,将计时转换成电流信号(或其他信号)。

 


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