磁致伸缩耐振绝对位移检测器

　　一、引言

　　本文介绍了一种国际上90年代研制而成的磁致仲缩新型位移检测器.该位移检测器工作原理新颖，应用了磁性精密合金的磁致伸缩效应和表面波传输接收运算原理，能应用于光栅尺，感应同步器和不能应用电阻式位移检测器的工况恶劣场合.该位移检测器可广泛用于机械、矿山和轻工等行业，是实现机电仪一体化、提高专用生产线和机械产品自控水平的关键部件.其特点是:耐振性能好、精度高、测量范围宽，并且能在油中或粉尘场所使用。

　　二、工作原理和结构

　　这种位移检测器的工作原理是基于磁致伸缩效应，即由于磁场的作用，磁性材料的磁化状态发生变化时所引起的体积、尺寸或形状的改变.表征这种改变线性尺寸大小的物理量，称为磁致伸缩系数.

　　式中:1。—材料的原长

　　1.—材料在磁化状态变化后的长度

　　位移检测器外形如图1所示，由传感器和磁环组成，传感器由控制器和测杆构成.磁环用永久磁铁制成，在周围产生一强磁场，磁环与被测位移量的运动部件联成一体.测杆用磁致伸缩型磁性材料制成，控制器内装有微电子电路，用以测量磁环的位置.其工作原理如图2所示。

　　控制器内有一石英振子，其频率稳定度为10一‘，既作为时钟脉冲，又作为测量位移量的脉冲流.控制器里的电脉冲发生器供给测杆一脉冲电流，在整个测杆瞬间地产生圆周方向的磁场，此磁场遇到磁环的永久磁场产生突变，由于磁致伸缩效应在该处产生弹性波，向测杆二端传输.在测杆的右端装有吸收弹性波的缓冲节，则向右传输的弹性波被缓冲节所吸收。向左传输的弹性波由控制器中的弹性波接收器所接收，再经放大电路放大后，将此信号送至测量电路，测量电路主要由计数器组成。

　　因为弹性波在测杆中是以恒速传播的，所以只要测出电脉冲和接收到弹性波的时间间隔，即可测出磁环的位置.因弹性波在测杆中以3km/s左右的速度传播，如测杆长度为4m时，测量频率可达400Hz，因而能精确地测定磁环的位移量及其速度。

　　三、磁致伸缩位移检测器的优点

　　1.耐振动冲击

　　因为磁环与测杆经空间磁场相互作用，其间隙可达3~，为非接触式，并且由于测量频率每秒高达数千次，所以在振动冲击场合下能长久地正常工作.

　　光栅尺、感应同步器虽精度高，测量位移量大，但由于动尺与定尺间间隙为O.lrnjn，在震动下无法应用.磁致伸缩位移检测器不但耐振动冲击，而且无磨损，能长期在振动场合下工作，较电阻式位移传感器的寿命长几十倍。