磁致伸缩线位移传感器的设计
磁致伸缩位移传感器工作原理分析
油缸磁致伸缩位移传感器品牌：Germanjet磁致伸缩位移传感器性能参数：结构特征：外壳材料：铝，经阳极化处理/外保护管为，法兰盘为不锈钢精密制造。
外部为耐压外管与六角法兰为100%不锈钢。
电子部分与耐压外管为模块组装设计。
一、油缸磁致伸缩位移传感器实物图二、磁致伸缩位移传感器原理图三、磁致伸缩位移传感器工作原理利用磁致伸缩原理、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，电流脉冲（也称“询问信号”）沿着传感器内以磁致伸缩材料制造的波导管以声音的速度运行，从而在波导管外产生一个圆周磁场，波导管发生磁致伸缩现象（铁磁性物质在外磁场作用下，其尺寸伸长或缩短，去掉外磁场后，其又恢复原来的长度），产生一个应变脉冲。
应变脉冲（也称“返回信号”）很快便被电子头的感测电路探测到。
测量时，电子仓中的激励模块在敏感检测元件（磁致伸缩波导丝）两端施加一查询脉冲，该脉冲以光速在波导丝周围形成周向安培环形磁场，该环形磁场与游标磁环的偏置永磁磁场发生耦合作用时，会在波导丝的表面形成魏德曼效应扭转应力波，扭转波以声速由产生点向波导丝的两端传播，传向末端的扭转波被阻尼器件吸收，传向激励端的信号则被检波装置接收，电子仓中的控制模块计算出查询脉冲与接收信号间的时间差，再乘以扭转应力波在波导材料中的传播速度（约2830m/s），即可计算出扭转波发生位置与测量基准点间的距离，也即游标磁环在该瞬时相对于测量基准点间的绝对距离，从而实现对游标磁环位置的实时精确测量。
从产生询问信号的一刻到返回信号被探测到所需的时间周期乘以固定的声音速度，我们便能准确的计算出磁铁的位置变动。
这个过程是连续不断的，所以每当活动磁铁被带动时，新的位置很快就会被感测出来。
由于输出信号是一个真正的绝对值，而不是比例的或需要再放大处理的信号，所以不存在信号漂移或变值得情况，更不必像其他位移传感器一样需要定期重标。
《磁致伸缩直线位移传感器的机理研究与应用》范文
《磁致伸缩直线位移传感器的机理研究与应用》篇一一、引言磁致伸缩直线位移传感器是一种基于磁致伸缩效应的测量设备，被广泛应用于精密测量、位移控制和定位等领域。
随着科技的进步，对高精度、高灵敏度测量技术需求的日益增长，磁致伸缩直线位移传感器的研究与应用越来越受到重视。
本文旨在研究磁致伸缩直线位移传感器的机理，并探讨其在实际应用中的价值。
二、磁致伸缩直线位移传感器的基本原理磁致伸缩效应是指磁性材料在磁场作用下产生伸缩的现象。
磁致伸缩直线位移传感器主要由磁致伸缩材料、线圈和电子检测元件等组成。
其基本原理是通过磁致伸缩材料和外部磁场相互作用，从而引起磁致伸缩材料的伸长或缩短，以此测量位移。
具体来说，当电流通过线圈时，会产生一个磁场。
这个磁场与磁致伸缩材料相互作用，使材料产生伸长或缩短。
电子检测元件则通过测量这种伸长或缩短的幅度，从而确定位移的大小。
三、磁致伸缩直线位移传感器的特点磁致伸缩直线位移传感器具有以下特点：1. 高精度：由于磁致伸缩效应的灵敏度较高，因此该传感器具有较高的测量精度。
2. 高稳定性：磁致伸缩材料具有较好的稳定性，因此传感器在长时间使用过程中仍能保持较高的测量精度。
3. 大范围：该传感器可实现大范围的位移测量，适用于多种应用场景。
4. 快速响应：由于采用电子检测元件，该传感器具有较快的响应速度。
四、磁致伸缩直线位移传感器的应用磁致伸缩直线位移传感器在工业自动化、航空航天、精密测量等领域具有广泛的应用。
例如：1. 工业自动化：在工业生产过程中，需要精确控制各种设备的运动位置和速度。
磁致伸缩直线位移传感器可实现高精度的位移测量和反馈，从而提高生产效率和产品质量。
2. 航空航天：在航空航天领域，精确的测量和定位是确保飞机和航天器安全、可靠运行的关键。
磁致伸缩直线位移传感器的高精度和大范围测量能力使其成为航空航天领域的重要工具。
3. 精密测量：在科研、教学等领域，需要进行高精度的长度、位移等物理量测量。
磁致伸缩传感器性能及关键技术指标测试与分析毕业设计答辩PPT课件
第六组实验
激励脉冲信号为周期1ms，脉宽10
s
带磁浮球位于量程最左端
带磁浮球位于量程最右端
实验对比结论（P13-P17）
s 由以上实验最终确定后续实验波导丝的激励脉冲信号为周
期100 ms，脉宽为2
。
带磁浮球位于量程最左端
带磁浮球位于量程最右端
新的测试模型：压电簿膜作为敏感原件
由原传感器测量原理可知，在测量过程中，波导丝会发生机械应变 产生扭转波，故提出猜想，选用压电簿膜来感受该机械应变，采集扭转波 信号
方案二系统运行实验
优点 缺点 结论
两种方案对比
方案一
方案二
传感器结构稳定，干扰 量程长，可实验数据多 少
量程短，实验数据少 系统不稳定，干扰因素 多
选用方案一
选择合适的激励信号（P25-P40）
周期(ms) 脉宽(μs)
1
2
5 10 20 22
1 10 20 50 100 200 500
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
题目来源及研究意义
本课题来自企业项目，也是老师科研项目。
磁致伸缩传感器是一种新型位移传感器，这种传感器精度高、适用范围广，然而在国内对这种传感 器的研究相对不够成熟，且西方国家实行技术封锁。
论文目录
第1章 绪论 第2章 磁致伸缩传感器工作原理 第3章 磁致伸缩传感器测试方案设计 第4章 基于压电簿膜的新测试模型 第5章 对比分析实验结果 第6章 总结与展望
时间间隔点 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1800 1600 1600 1600 1600
第四组（cm） 21.30 20.35 19.30 18.25 17.20 16.20 15.10 14.10 13.10 12.10 11.10 10.00 9.00 8.00
西安高精度防爆磁致伸缩位移传感器工作原理
西安高精度防爆磁致伸缩位移传感器工作原理磁致伸缩位移传感器是一种用于测量物体位移的传感器。
在工业生产和科研领域，位移测量是非常重要的，因为它可以帮助我们确定物体的位置和运动状态，从而进行更精确的控制和监测。
西安高精度防爆磁致伸缩位移传感器是一种专门用于危险环境下的位移测量的传感器，具有高精度和防爆特性，广泛应用于石油、化工、煤矿等行业。
磁致伸缩位移传感器的工作原理是基于磁致伸缩效应的。
磁致伸缩效应是指当磁性材料在磁场中受到力的作用时，会发生微小的形变，这种形变可以被用来测量物体的位移。
磁致伸缩位移传感器一般由磁性材料、线圈、磁场和电子元件等组成。
磁性材料是磁致伸缩位移传感器的核心部件，它是通过磁场对材料的力作用来产生形变的。
磁性材料一般采用铁磁性材料或铁磁性合金，这些材料具有良好的磁致伸缩效应和稳定性。
线圈是磁致伸缩位移传感器中的另一个重要部件，它用于产生磁场。
线圈一般由导线绕成，通过施加电压来产生磁场。
磁场的大小和方向可以通过控制电压的大小和方向来调节。
磁场是磁致伸缩位移传感器中的第三个重要部件，它是用来对磁性材料施加力的。
磁场的大小和方向对磁性材料的形变有着重要的影响，因此磁场的控制是磁致伸缩位移传感器设计中的重点之一。
电子元件是磁致伸缩位移传感器中的最后一个部件，它用于将传感器测量到的位移信号转换成电信号输出。
电子元件一般由放大器、滤波器、模数转换器等组成。
西安高精度防爆磁致伸缩位移传感器具有高精度、高稳定性、防爆等特点，适用于危险环境下的位移测量。
在石油、化工、煤矿等行业中，磁致伸缩位移传感器可以用于油井测量、化工厂设备监测、煤矿安全监测等领域。
随着科技的发展和应用领域的拓展，磁致伸缩位移传感器将会在更多的领域中发挥重要的作用。
磁致伸缩传感器
无内置式
Analog： 69mm SSI： 69mm DP： 96mm
最高 防护等级
指示灯
供货周期
售后服务
IP67 两个
8~10周
无
IP67
无
8~10周
无
无
8~10周
无
无
无
无
无
仅一个
无
IP68 两个 3~10个工作日 完善
与其他类型位移传感器比较
测量原理
电涡流式 LVDT 磁栅尺 光栅尺
电位计式 拉线式 磁致伸缩式
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技术特点之六
● 内置光电隔离,有效防止共地干扰、静电干扰 ● 自恢复式保护功能，可同时保护控制器和传感器 ● 提供反极性30V、超压36V保护
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技术特点之七
● 多目标、多液面、多界面的同时测量能力 ● 单传感器，超长检测距离，可达20米 ● 多传感器，任意长度组合功能
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性能指标
测量范围 输出形式 供电电压 工作电流 负载特性 防护等级 测量死区 环境温度 存储温度 出线方式 电子仓材质 测杆材质 承压特性 螺纹接口
美国GEMCO公司.
意大利Eltra公司 瑞士ELCO公司
.意大利Gefran公司
与同类产品的性能比较
项目 分辨率 环境温度
接口形式
电子头长度
MTS
Analog： 69mm
1um -40℃~75 ℃ A，SSI，DP
SSI： 69mm
DP： 105mm
Analog： 57mm
Balluff 1um -40℃~85 ℃ A，SSI，DP
p 目前正在给国外著名品牌提供OEM产品 p 与MTS、巴鲁夫和TR等产—最短96小时 p 互换定制 —MTS、巴鲁夫、TR p 优质服务 —随时电话支持，必要时现场服务
磁致伸缩位移传感器研制
早期磁致伸缩位移传感器的研制磁致伸缩位移传感是利用磁致伸缩效应研制的传感器。
该传感器可以实现非接触、绝对式测量，具有高精度、大量程的特点，特别是由于磁铁和传感器并无直接接触，因此传感器可应用在恶劣的工业环境，如易燃、易爆、易挥发、有腐蚀的场合。
此外，传感器能承受高温高压和高振荡的环境。
传感器输出信号为绝对数值，所以即使电源中断重接也不会对数据收构成问题，更无尖重新调整零位。
由于传感器组件都是非接触的，所以即使测量过程理不断重复的，也不会对传感器造成任何磨损。
研制中涉及的关键技术有：（1）大电流周期激发电路的设计；（2）微弱信号的检测、信号的滤波、放大、电压比较、峰值检验波、电压限幅等一系列电路的设计；（3）基于单片机的高精度时间量测量。
技术要求：测量范围0～8cm，精度0.1mm。
测量范围不是很大，主要是受到实验所用波导钢丝本身长度的限制。
1位移传感器的原理磁致旋转波位移传感器，如图1所示。
除位置磁铁外，所有其他元器件都安装在传感器壳体内，组成传感器的主体。
位置磁铁通常装在一个运动部件A上，而传感器主体则装在一个固定的部件B上。
传感器工作时，电子信号和处理系统发给磁致波导钢丝间隔为T的激励脉冲电流ie 该脉冲电流将产生一个围绕波导钢丝的旋转磁场。
位置磁铁也产生一个固定的磁场。
根据Widemanm效应，金属随其瞬间变形产生波导扭曲，使波导钢丝产生磁致弹性伸缩，即形成一个磁致旋转波。
磁致旋转波的传播速度为式中：G为波导管的剪切弹性模量；ρ为波导管密度。
由于G和ρ均为恒定（对于一定的波导管来说）的，所以传播速度也恒定。
经过计算该旋转波沿着波导钢丝以2 800 m/s的速度向两边传播。
当它传到波导钢丝一端的波检测器时被转换成电信号ua·通过测量磁致旋转波从位置磁铁传到波检测器的时间tL就能确定位置磁铁和波检测器之间的距离。
这样，当部件A和B产生相对运动，通过磁致旋转波位移传感器就可以确定部件A的位置和速度。
北京高精度磁致伸缩位移传感器工作原理
北京高精度磁致伸缩位移传感器工作原理高精度磁致伸缩位移传感器是一种用于测量物体位移的设备。
它利用了磁致伸缩效应和磁场传感技术，可以实现对位移的高精度测量。
磁致伸缩效应是指一些材料在磁场作用下，其长度会发生相应变化的现象。
这种效应可以通过外加磁场与材料内部自发起的磁场相互作用来实现。
当外加磁场与内部磁场方向一致时，两者的相互作用将使材料收缩。
当外加磁场与内部磁场方向反向时，两者的相互作用将使材料伸长。
通过测量这种材料的长度变化，可以实现对物体位移的测量。
高精度磁致伸缩位移传感器通常由导电重锶铁酸锶钡（PMN-PT）薄膜、磁芯、线圈和传感电路等组成。
导电重锶铁酸锶钡薄膜是一种特殊材料，它具有磁致伸缩效应，并能够产生强磁场。
磁芯由软磁材料制成，用于集中磁力线。
线圈则是产生外加磁场的源头，它通过激励信号改变外加磁场的方向和大小。
传感电路则负责将传感器测量到的信号转化为物理量。
当线圈中有激励信号通过时，会产生一个外加磁场。
这个外加磁场会与导电重锶铁酸锶钡薄膜产生相互作用，使其发生拉伸或压缩，产生位移。
同时，导电重锶铁酸锶钡薄膜内部的磁场也会与外加磁场相互作用，影响位移的大小和方向。
根据磁致伸缩效应的原理，可以通过测量导电重锶铁酸锶钡薄膜的位移，推断物体的位移。
在测量过程中，传感器会不断地改变外加磁场的方向和大小，以获取多个位移值。
然后，利用这些位移值进行数据处理，可以提高位移测量的精度和稳定性。
传感器的传感电路通常采用微处理器或其他电子器件，可以对数据进行滤波、放大和校准等处理，最终输出测量结果。
高精度磁致伸缩位移传感器具有测量范围宽、响应速度快、测量精度高等优点。
它可以广泛应用于精密测量、机器人、航空航天、汽车、机械等领域。
通过改变内部结构、材料和工艺等因素，可以进一步提高传感器的性能和稳定性。
MTS磁致伸缩位移传感器
MTS磁致伸缩位移传感器MTS系统公司MTS系统公司是全球第一家开拓磁致伸缩测量（Magnetostrictive Sensing）技术的公司，并注册专利。
一直以来，MTS 传感器技术在全球范围内，始终遥遥领先。
创新科技和技术支援使MTS公司一直处于市场的领导地位。
MTS磁致伸缩线性位移传感器和液位计，适用于多种不同的工业自动化行业，为工业界对精确测量的要求提供两种创新和可靠的优质选择。
MTS位移传感器能够测量长达10米的机械行程，而液位计则可以测量高达22米的大油罐。
从70年代开发至今，已有超过一百万个传感器安装在不同的工业环境里。
MTS位移传感器的应用范围十分广泛，从冶金行业的轧钢设备，机械行业如注塑、压铸印刷和包装，林木行业的木材加工，工农业的车辆与行走机械，动感游乐模拟系统、医疗设备；以至石油、石化、制药、生化、食品加工和污水处理等行业。
我们的客户遍布全球，国际知名的大小企业已广泛并长期采用我公司这一先进测量技术。
MTS位移传感器自95年进入中国后，深受各行业用户爱戴，其中尤以钢铁行业用户急速上升为甚，占冶金行业中以磁致伸缩位移传感器市场的绝大比例。
近两年间销售更是以倍数增长，很多主要的钢厂改造和新项目，全部采用磁致伸缩这一先进测量技术。
MTS不断研究和开发新的传感器产品以迎合市场需求，我们的宗旨就是为客户提供高品质和高质量的传感器产品。
MTS位移传感器MTS磁致伸缩位移传感器的高精度及可靠性已被成千上万的应用案例所印证。
传感器利用非接触技术监测活动磁铁的位移，由于磁铁和传感器并无直接接触，因此传感器在极其恶劣的工业环境下，如易受油渍、溶液、尘埃或其他的污染，并不构成问题。
此外，传感器更能承受高温、高压和高振荡的环境。
MTS位移传感器的输出信号为绝对数值，所以，即使电源中断也不会对信号接收造成问题，更不会重归零位。
最后，由于敏感元件都是非接触式的，即使测量过程不断重复，也不会对传感器造成任何磨损，其磁致伸缩敏感元件的平均无故障时间为23年。
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磁致伸缩线位移传感器的设计
线位移无论是在工业制造环节还是在人们普通生活中都占据着极其重要的地位,如在桥梁铁路的建设,精密机床的设计,船舶制造等工程领域,高精度且能适应复杂工作环境的线位移传感器对保证工程质量有着其至关重要的意义。
为了实现在复杂工作环境下对线位移的精准测量,衍生出磁致伸缩线位移传感器。
磁致伸缩线位移传感器是通过铁磁性材料的磁致伸缩效应,在波导材料内部激发出超声导波,通过对超声导波时间信息的分析,达到计算线位移的目的。
由于磁声换能器核心在磁结构,因此磁致伸缩换能器的优点在于换能器内部可采用非接触式,无需耦合的结构,该结构可大幅度提高传感器使用年限。
由于磁致伸缩线位移传感器信息的传播是通过超声导波完成的,声比光更能适应恶劣环境下工作,不受油污烟尘等因素影响,因此该传感器可在一定程度上替代对工作环境要求较为苛刻的光栅线位移传感器。
本文基于磁致伸缩理论设计了一种结构相对简单且精度高的线位移传感器,设计过程主要包括:通过PCdisp,COMSOL仿真软件对电磁超声换能器中偏置磁场大小,线圈与永磁铁距离位置关系,线圈宽度,激励频率等核心参数进行仿真与实验,得到最优参数。
根据磁致伸缩换能器设计相应的激励及接收电路,使激励线圈可提供高频窄带脉冲信号。
接收端为带有阻抗匹配功能的放大电路。
对导波接收信号进行信号处理,将信号通过线性调频函数进行匹配滤波,对滤波后的导波信号通过互相关算法计算渡越时间,从而获取待测线位移量。
通过实验验证,本论文设计的磁致伸缩线位移传感器精度可达0.1mm,误差率控制在
百分之一以内,量程可达2m,满足传感器设计标准。