磁致伸缩位移传感器在有挑战性的制造环境中的优势

传感器用于指导许多制造环境中的生产。这些传感器确保遵守设计参数，从而确保最终产品的质量。工业传感器通常测量温度、压力、力或位置。所需的测量类型决定了所使用的传感器类型。

磁致伸缩位移传感器用于轮胎制造

在某些制造环境中，需要在极端条件下进行动态测量。例如，轮胎制造过程会产生腐蚀性气体，这可能会阻止某些传感器以最佳状态运行。

磁致伸缩线性位置传感器可测量沿运动轴的距离，在工厂自动化中起着至关重要的作用。它们易于安装，并提供准确的位置反馈，有助于实现先进工业机械的自动化。这些传感器是线性电位计的高性价比替代品。

在本文中，我们将讨论磁致伸缩技术的基础知识、磁致伸缩线性位置传感器的优点，并探讨它们的一些实际应用。

磁致伸缩描述了铁磁材料在放置在磁场中时变形的倾向。在这些材料中，分子偶极子和磁场边界（布洛赫壁）旋转以与外加磁场对齐。这会导致材料内部变形。因此，在磁致伸缩材料中，电磁能被转化为机械能。

各向同性的铁磁材料，如铁、铜、镍、金或铝，在磁致伸缩方面最有效，因为它们允许它们的分子偶极子轻松旋转。

1842年，詹姆斯·普雷斯科特·焦尔（James Prescott Joule）首次观察到磁致伸缩。1865年，恩里科·维拉里（Enrico Villari）首次观察到相反的效应，即施加的机械应力产生磁场。1858年，古斯塔夫·维德曼（Gustav Wiedemann）观察到铁磁棒的扭转振荡，该铁磁棒受到纵向和圆形磁场（后者由电流引起）的共同作用。因此，焦耳效应、维拉里效应和维德曼效应是磁致伸缩的显着效应。

磁致伸缩位移传感器测量原理

磁致伸缩线性位置（位移）传感器测量位置磁铁和传感模块之间的距离。零件不会磨损，因为位置磁铁在任何时候都不会接触传感杆。

感应杆沿运动轴定向，位置磁铁连接到被测机器部件上。电子模块记录位置磁铁的位置。

磁致伸缩位置传感器由五个核心部件组成：

位置磁铁：位置磁铁将磁场施加到波导上。

铁磁波导：波导构成了设备的核心。之所以这样称呼，是因为它在测量过程中携带超声波。该波（应变波）是由位置磁铁处的磁场与电子模块在波导中感应的磁场（称为询问脉冲）相互作用产生的。

测量电子元件模块：如前所述，电子模块在波导中启动询问脉冲。发生这种情况时，计时器将启动。一旦电子模块接收到返回脉冲，该定时器就会停止。由于位置磁铁的时间延迟与其距离成正比，因此可以计算出距离。

应变脉冲转换器：应变器接收来自位置磁体位置的应变波。应变波（返回脉冲）沿着波导以大约10倍的声速（约3000 m/s）向电子模块传播。

阻尼区：由于另一个应变波也沿与返回脉冲相反的方向在波导中传播，因此通过阻尼消除该应变波以防止干扰。

传感器测量位移（或距离）有两种方法：通过两点之间的距离或通过组件的角位移（旋转）。因此，线性位置传感器测量两点之间的直线位移，而旋转位置传感器测量给定组件的旋转次数 - 例如，机器人的轮子旋转的次数告诉传感器它已经走了多远。

电位计通常用作位置传感器，因为它们价格低廉。电位器是在电阻元件上具有三个接触点的电阻器，沿着该电阻元件移动的滑动或旋转触点（游标），以及将游标从元件的一端移动到另一端的机构。外壳单元封装了电阻元件和游标。因此，整个单元形成了一个可调节的分压器。

电位计有各种形状和尺寸。需要记住的重要一点是，污染物可能进入电位计游标路径的任何点，从而影响可靠性。与磁致伸缩线性位置传感器相比，在磁致伸缩位置传感器中，位置磁铁不会接触传感杆，零件也不会磨损。

磁致伸缩传感器的另一个优点是，即使磁铁和传感棒之间有屏障，它也可以检测位置磁铁的位置。例如，该屏障可以是气缸壁，也可以是传动箱。屏障可以是任何非磁性材料，包括塑料、陶瓷、铝和不锈钢。

此外，通过集成多个位置传感器，磁致伸缩位置传感器可以仅使用一根传感杆影响多个位置测量。例如，在塑料吹塑机中，只需一根传感杆即可测量注射器运动、合模和顶出器。一些传感器包含多达 15 个位置的磁铁。

简而言之，磁致伸缩位移传感器是：

紧凑的、强大的、精密的

适用于广泛的应用极端操作环境的理想选择

线性位置传感器和变送器用于各种应用，包括测试实验室、工业机械、汽车工业和医学。具体应用包括：

汽车：悬架、变速器、转向系统

半导体：精密制造

电动执行器：线性和旋转位置测量

水力学：过程控制和泄漏检测系统

测试：材料、汽车、航空航天或地震测试

特别是轮胎制造是一个复杂的过程，会产生热量和腐蚀性气体，从而影响传感器的最佳性能。为了避免代价高昂的产品故障，轮胎制造商需要优化产量、精度、可靠性和质量。磁致伸缩位移传感器是此类精密敏感应用的理想工具。

磁致伸缩位移传感器吹塑机应用

在其他地方，在塑料制造中，塑料吹塑机使用四个轴（托架位置、注射器螺钉位置、模具顶出和模具闭合）或更多的线性定位来控制生产。同样，磁致伸缩位移传感器是此类精密敏感应用的理想工具。

审核编辑 黄宇