磁致伸缩式直线位移传感器介绍-电子发烧友网

这种直线位移传感器检测沿着传感器测量行程进行非接触式运动的定位磁块的位置和位移，通过计算发射脉冲与返回脉冲间的时间差确定定位磁块的位置，并随时通过内部的电子线路转换为电气信号输出，从而实现对运动物体的位移的测量。由于输出信号直接，无需外加放大界面，可以降低综合控制成本；传感器具有坚固的外壳，使用寿命极长，而输出信号可靠精确，可以明显减少停机时间和提高产品的合格率，是一种能够在恶劣环境中可靠工作的高精度传感器，在工业控制领域中有着极广的应用范围。

磁致伸缩式直线位移传感器

磁致伸缩的产生和应用

1.何为磁致伸缩

当把铁磁性材料置于磁场中时其几何尺寸在微结构范围内发生的弹性变形的现象，被称为磁致伸缩；而与此相反，当铁磁性材料发生弹性变形时，导致铁磁性材料内的磁场强度也发生变化，称之为磁致伸缩的逆效应。

2.如何应用磁致伸缩现象

通常情况下利用磁致伸缩效应引起铁磁性材料的机械振动，发射超声波；而采用磁致伸缩的逆效应通过电子接收线路接收所产生的超声波信号。

磁致伸缩式位移

传感器的主要优点

●对测量位置采用无接触式测量。由于定位磁块和传感器之间并无直接接触，允许测量过程是不断重复的，因而无磨损，免维护。

●在抗冲击、振动、污染、潮湿和干扰场方面具有很好的性能。

●高线性度，高分辨精度，高重复精度。

●传感器的输出信号是一个真正的绝对数值，即使电源中断以后再通电也不会对接收数据产生影响，更不必进行回零工作。由于传感器产生的是一个真正的绝对位置输出，并非需要再放大处理的信号，因而不需定期重标。

●安装方便简单，无需为定位磁块供电。

●能够被用于测量大位移，高精度的应用中。

工作原理

磁致伸缩式直线位移传感器（LPS）的工作原理基于磁性材料的导磁性和磁场间相互作用的效果。扭转型的应变脉冲以一个高脉冲速度（声速）施加于波导管，因而导体的导磁性被改变。在波导管的末端，这个机械波将被阻尼以保证反射不会产生。永久磁铁的磁场将感应生成一个电流脉冲。机械波的扩展时间是恒定的，从扭转型脉冲的发射到电流脉冲被接收所需要的时间能够被非常精确地确定，所以能够测量到实际的位置。

磁致伸缩位移传感器原理图

结构组成

这种位移传感器由三部分元件构成：测量元件——波导管，位置检测元件——定位磁块，测量用电子线路。

产品概况

目前公司推出的直线位移传感器包括两种类型：标准型和经济型。标准型产品按照输出信号的类型分为模拟量输出型和脉冲量输出型，而经济型产品只提供模拟量输出型。

磁致伸缩位移传感器采用铝制挤压型材外壳，因而测量部分能够被很好地保护；采用自含式整体化设计，全部的电子线路均被集成于直线导轨内部，没有额外凸出的电子头；直线导轨的截面尺寸为21×35mm，称为压缩式的外形轮廓，具有较短的且长度固定的盲区（两端共114mm），因而具有目前市场上最紧凑的外形，节省安装空间。

测量行程为100～4500mm。具有可对测量行程进行编程设定的功能，即用户可以根据实际需要改变传感器的额定测量长度，通过在适配接插件的针脚间进行短接或手持编程器设定所需测量行程的零点和跨度，方便快速。假设某客户订购了额定测量长度为200mm的直线位移传感器，但实际应用中需要的测量长度是165mm，利用我们的直线位移传感器所具有的测量范围可编程的功能，设定用户所需的这个测量范围。0~165mm的测量范围对应于传感器的输出，不但传感器的精度得到了提高，而且能够减少传感器的库存量。

可对磁致伸缩位移传感器行程编程设定的功能

标准型产品具有三色LED诊断指示灯，用于在编程设定测量长度、AGC设定和测量工作过程中的状态指示，简化了编程和维护工作。

磁致伸缩位移传感器所采用的位置检测元件含有用于产生测量脉冲所必需的永久磁铁。传感器的位置检测元件包括两种定位磁块：

（1）引导式定位磁块。这种定位磁块以一个固定用夹槽安装于传感器的铝制挤压型材的外壳上，配备有一个铰链连接部分。

（2）浮磁式定位磁块。这种定位磁块的安装与传感器的直线导轨检测面间无任何直接接触，能够被安装于距离传感器直线导轨检测面最远9mm的范围内，通常固定于机器的运动部件上，采用这种定位磁块可以同时与多个位移传感器配合工作，进行多位置的检测。或是仅对运动部件进行特定范围的测量时，采用浮磁式定位磁块是理想的解决方案。

具有适应定位磁块的不同磁场强度的自调谐功能。如果采用一个浮磁式定位磁块，则传感器必须被校正以适应不同的磁场强度，我们称之为AGC自动增益控制。方法非常方便简单，仍然通过在适配接插件的针脚间进行短接实现。

其防护等级IP67.取得CE认证

采用通用型的输出方式。目前可提供：

（1）模拟量输出型：0～10V（10~0V），（-10～10）V，4～20mA（20~4mA）。能够很方便地与过程仪表相连接。

（2）脉冲量输出型：PNP，NPN，TTL信号。脉冲量输出型的直线位移传感器采用类似于增量型编码器的相位差输出方式，因而能够直接与标准的增量型编码器的信号处理装置连接。

脉冲量输出型直线位移传感器提供两个“特色输入”：“ZERO POINT”输入用于改变传感器测量行程的零点位置；“BURST”输入用于触发传感器传送相对于传感器的绝对零点位置的增量数据，即用于在出现传感器供电故障或当传感器供电关断后再通电时检测定位磁块的实际位置。

全部采用接插件连接方式，特别是模拟量输出型产品适配标准的M12X1规格的四针接插件电缆，简化了接线工作，便于设备维护，降低了成本。