基于磁致伸缩效应的液压缸行程检测

近年来, 基于磁致伸缩效应的位移传感器不断涌现,美国3 6 1 公司很早就开始从事磁致伸缩位移传感器的研究, 并拥有其最早的设计专利权。最近该公司推出了精度极高和性能极强的位移传感器Tem-posonics III系列和L系列。目前, 国内磁致伸缩位移传感器生产厂家较少, 所用的磁致伸缩敏感线和高品质时钟电路只能从美国进口。由于美国等西方发达国家对我国实行技术封锁, 只能进口数量有限的低档磁致伸缩敏感线, 严重影响我国磁致伸缩大位移传感器在工业自动化中的广泛应用。

    永磁铁安装在活塞杆内部, 与活塞杆一起运动。波导管由一种特殊的磁致伸缩材料制成, 中间穿人一根导线, 两端加阻尼器。检测装置的工作原理是Ι 波导管中的导线通过由发射电路发射一周期稳定的电流脉冲, 此电流脉冲同时伴随一个环型磁场以光速沿波导丝向下传递。当该环形磁场遇到永磁铁产生的纵向磁场时, 将与之进行矢量叠加, 形成一个螺旋形的磁场。

    当合成磁场发生变化形成螺旋形磁场时, 磁致伸缩波导管会产生伸缩变形, 沿螺旋形磁场的伸缩将导致波导丝产生扭曲形变激发扭转波。该扭转波沿波导丝以超声波的形式向两边传播, 向左的到端部被阻尼器吸收, 向右的首先被维拉里接受器接收,余波传到右端被阻尼器吸收。维拉里变换器利用逆磁致伸缩效应将扭转波转化为检测感应线圈上的感应电势信号。信号处理电路最终把脉冲信号变为与液压缸活塞位移对应的数字量输出。

    这种液压缸行程检测方式结构较复杂, 需使用空心活塞杆, 行程较长时加工困难, 在高压系统中需采取耐高压措施。但是该检测方式能达到很高检测精度, 传感器的响应频率很高, 适合高精度高速度检测场合。而且检测装置处于活塞杆内部, 抗电磁干扰能力强。