带磁致伸缩位移传感器液压缸020412-4

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产品详情

  

  接口方式 模拟,电压(0V-10V,10V-0V) 模拟,4-20mA电流 数字,开始/停止 数字,脉冲宽度调制(PWM) 数字,串联同步接口 数字,CAN总线)模拟电子:输出是比较传统的诒设计,但更容易安装于新旧设备上,见图3所示,无 论是电压或电流信号均可在同一电路板上产生.

  图3 模拟输出方式 (2)数字接口:如果要求低噪音及高精度的话,数字接口应该是传感器的最佳选择,见 图4所示

  2001上海PTC展览会 技术报告会论文 带磁致伸缩位移传感器液压缸 严金坤

  摘 要:本文介绍带磁致伸缩位移传感器液压缸的结构特点.分析说明了磁致伸缩位移传 感器的工作原理及性能. 关键词:带磁致伸缩位移传感器液压缸 波导 磁场 响应频率 引言 众所周知,电液伺服控制液压缸系统中,目前常常使用的线位移传感器有电感型,电位计 型,电容型,光栅式和磁栅式等,它是机电控制技术领域中很重要的一种元件,但位移传感 器的维护和保养是十分麻烦的,尤其在恶劣环境下,传感器易受油渍,溶液,尘土或其他的污 染.而带磁致伸缩位移传感器液压缸反馈装置采取了特殊的结构及安装方法,它是用非接触测量 技术监控活动磁铁和传感器并不非间接接触,抗污染情况良好,并易于维护.即使在恶劣环境下 也可适合应用,它也能承受高温,高压和高振荡的环境.图1所示为一种带磁致伸缩位移传感 器液压缸的结构图,图中伐块是用作连接电液伺服伐的,位移传感器刚性地连接于缸的无杆 端,并在空心活塞杆内完全全行程长度,一个永久磁铁与缸的活塞连接.当活塞沿行程运动 时,该传感器通过利用磁致伸缩波导管测量存在波导中应变脉冲的发出与返回的时间间隔能精 确地确定活塞(或磁铁)的位置.国外派克汉尼汾(Parker Hannifin)公司,穆格 (Moog)公 司都开发此种类型液压缸产品.

  图4 数字式输出方式 第一种是数字开始/停止方式即RS422信号.传感器是由外置控制器提供激励信号,由此产生 一个开始和一个停止信号,其周期与活动磁铁成正比的. 第二种为脉冲宽度调制PWN,调制后的脉宽与磁铁位置成正比例. 至于串行数字传输方面可将位置或水平信息经由一般双线,SSI或CAN总线 结束语 带磁致伸缩位移传感器液压缸已在注塑业,钢铁业,印刷业,锯木业,木材加工,飞行模 拟台,汽车业,液体流量计,水利水电和船闸工程等好多行业中应用.随着科学技术的飞速发 展,自动化程度的提高,这种集成化组合先进的带磁致伸位移传感器液压缸必然会慢慢的得广 泛应用,发展前途十分广阔.建议我国液压行业领导层予以足够重视,并组织力量研制开发. 参考文献 1,美国MTS系统公司 磁致伸缩位移传感的技术创新 1997/11 2,派克液压缸 样本CHO106-9801 3,Moog Servo and Propportinal Systems Catalog

  图2为工作原理,示明一个基本的敏感元件利用磁致伸缩波导管来测量移动磁铁的位置, 它是利用两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号,然后计算这个信号被探测所需的时间,便 能计算出准确位置.两个磁场一个来自在传感器外面的活动磁铁,另一个则原自传感器内波导 管的电流脉冲,会以声速运行回电子部件的感测线圈.从产生电流脉冲的一刻到测回应变脉冲 所需的时间乘以这个固定速度,就能准确的算出位置的变动.实际上活动磁铁的位置变化是连 续不断,所以当它被移动时新的位置很快就会被感测出来. 1波导 2磁铁 3磁场相互作用引起波导扭曲 4磁铁磁场参照系 个波导产生的磁场 6电子机壳 7传感器元件头部 8传感器元件保护套 5由发射脉冲沿整

  注:114.300mm为零区和死区之和. 由于磁铁距离传感器的电子零件越远,音波所需行走时间越长,所以传感器的更新时间与 距离成正比.当然,循环电子所需之更新时间也较长. 传感器最长更新时间可用下式作粗略计算 更新时间=(位置零点位置)×倾斜度 举例:一根508mm长的传感器,其更新时间及等价频率响应分别为: 更新时间=(508114.300)×354.330×103=220.5×μs 频率响应=1/220.5 ×106=4535Hz 传感器的更新频率对电液伺服控制机构的应用很重要.对一般伺服控制而言500Hz以上 便已足够. 2 磁致伸缩位移传感器性能 2.1传感器的精度及特性 重复性和分辨率最高可达2μm,非线%E.S.,迟滞误差小于4μm.由于其重 复性极高,一些数字配套系统可利用线性校正系统将非线%E.s.或更低. 波导管是选用特别材料制造成的,温度稳定性极佳.波导管的热度系数为5.4ppm/r或更佳. 传感器的冲击100g(单一冲击),振荡指标5g/10-150HZ,由于电子部件可探测同一询问脉冲所 产生的连续磁波,在同一传感器上可装配多个活动磁铁,所以可进行多重测量.又由于传感器 所需电量非常低,它在易爆环境中可释放的能量很小,低于燃烧点很多,内在安全性很好. 2.2传感器 表1传感器可供输出的接口方式

  1.2位置计算 位置的计算是格外的简单,将所测量的时差乘以一个传感传送速度的系数.或者用除以一个 传送速度倒置常数.传送速度的倒置常数或称倾斜度,惯例倾斜度印在传感器的标签上. 例如:时差130.500μs,传感器的倾斜度354.330×103μs/mm 时差(μs) 位置(mm)= 零点的位置(mm) 倾斜度(μs/mm)

  图1 带磁致伸缩位移传感器液压缸结构图 1,带磁致伸缩位移传感器液压缸的主体问题分析 1.1传感器工作原理 磁致伸缩系指一些金属(例如铁如镍)在磁场作用下具有伸缩能力.磁致伸缩的效果是非 常细微的,通常铁镍合金是30ppm,目前已研究出更加新型的物质,可将磁致伸缩的效果提高 升至1500ppm以上.