研制編輯

磁致伸縮位移傳感是利用磁致伸縮效應(yīng)研制的傳感器,。

該傳感器可以實現(xiàn)非接觸、***式測量,，具有高精度,、大量程的特點，特別是由于磁鐵和傳感器并無直接接觸,，因此傳感器可應(yīng)用在惡劣的工業(yè)環(huán)境，如易燃,、易爆,、易揮發(fā),、有腐蝕的場合。此外,，傳感器能承受高溫高壓和高振蕩的環(huán)境,。傳感器輸出信號為***數(shù)值，所以即使電源中斷重接也不會對數(shù)據(jù)收構(gòu)成問題,，更無尖重新調(diào)整零位,。由于傳感器組件都是非接觸的，所以即使測量過程理不斷重復(fù)的,，也不會對傳感器造成任何磨損,。

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磁致伸縮位移傳感器

由于G和ρ均為恒定（對于一定的波導管來說）的,，所以傳播速度也恒定。經(jīng)過計算該旋轉(zhuǎn)波沿著波導鋼絲以2 800 m/s的速度向兩邊傳播,。當它傳到波導鋼絲一端的波檢測器時被轉(zhuǎn)換成電信號ua·通過測量磁致旋轉(zhuǎn)波從位置磁鐵傳到波檢測器的時間tL就能確定位置磁鐵和波檢測器之間的距離,。這樣，當部件A和B產(chǎn)生相對運動,，通過磁致旋轉(zhuǎn)波位移傳感器就可以確定部件A的位置和速度,。

在波導鋼絲的另一端，磁致旋轉(zhuǎn)波將通過減波元件被較大削弱,，以避免反射的波形對測量精度造成影響,。波反射器是用于改善電信號ua的波形和加強電信號的大小。

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磁致伸縮位移傳感器材料主要有三大類：

即：磁致伸縮的金屬與合金和鐵氧體磁致伸縮材料。這兩種稱為傳統(tǒng)磁致伸縮材料,。它們并沒有得到普遍的應(yīng)用：后來人們發(fā)現(xiàn)了電致伸縮材料,，其電致伸縮系數(shù)比金屬與合金的大約200~400ppm，它很快得到普遍的應(yīng)用,；第三大類是發(fā)展的稀土金屬間化合物磁致伸縮材料,，稱為稀土超磁致伸縮材料。它是可提高一個國家競爭力的材料，是21世紀戰(zhàn)略性功能材料,。

磁致伸縮位移傳感器適用于高溫,、高壓和強振蕩等極其惡劣的工況，其***式輸出很好地解決了斷電歸零問題,，由于敏感元件都是非接觸式,、無磨損運行，平均無故障時間長達23年,。

磁致伸縮位移傳感器重復(fù)性

傳感器在正行程和反行程測量各測2次的數(shù)據(jù),，其中還計算了重復(fù)性偏差。根據(jù)式（2）可計算出0～80mm滿量程的重復(fù)性誤差指標el=±0.287%.,。

（4）傳感器其他靜態(tài)特性

①傳感器的分辨力

經(jīng)過測試系統(tǒng)測試,，移動螺旋測微器±0.056mm，傳感器LCD顯示值改變±0.056mm,。

②穩(wěn)定性

在測試時,，將傳感器設(shè)定在一固定點，然后分別在4h讀取數(shù)據(jù)1次,，測得值分別為31.62 mm, 31.56 mm, 31.56nm, 31.62mm,。穩(wěn)定性誤差為0.06mm。傳感器通,、斷電幾次后在此位置讀數(shù),，仍舊為31.62，驗證了磁致伸縮傳感器不受掉電影響,。

溫度穩(wěn)定性是指傳感器在外界溫度變化下輸出量發(fā)生的變化,。測量傳感器溫度穩(wěn)定性時，分別在房間溫度為15℃和室外溫度為1℃測量,，讀數(shù)變化為0.06 m,，即溫度穩(wěn)定性誤差為0.06 mm。

③測試系統(tǒng)靈敏度

移動螺旋測微器0.05mm,，測到傳感器LCD屏上變化0.056mm,，此測試系統(tǒng)的靈敏度為1.12。

綜上,，經(jīng)過實驗測得傳感器的靜態(tài)特性,，可知傳感器的線性度為0.387%，遲滯誤差為0.256%,，重復(fù)性誤差為±0.287%,分辨力為0.056mm,。磁致伸縮位移傳感器的自身精度很高，理論可以達到μm級,，實際分辨力只有0.056mm,。

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磁致伸縮位移傳感器   

伸縮現(xiàn)象編輯

大家都知道物質(zhì)有熱脹冷縮,。除了加熱外，磁場和電場也會導致物體尺寸的伸長和縮短,。鐵磁性物質(zhì)在外磁場的作用下,，其尺寸伸長（或縮短），去掉外磁場后,，其又恢復(fù)原來的長度,，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮現(xiàn)象（或效應(yīng)）。此現(xiàn)象的機理是：鐵磁或亞鐵磁材料在居里點以下發(fā)生自發(fā)磁化,，形成磁疇,。

在每個磁疇內(nèi)。晶格都沿磁化強度方向發(fā)生形變,。當施加外磁場時,，材料內(nèi)部隨即取向的磁疇發(fā)生旋轉(zhuǎn)，是各磁疇的磁化方向趨于一致,，物體對外顯示的宏觀效應(yīng)即沿磁場方向伸長或縮短,。

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磁致伸縮位移傳感器線性度

測量：在傳感器測量整個0～80mm范圍內(nèi),，旋動螺旋測微器分別每隔5mm記一組數(shù)據(jù),，位置磁鐵相應(yīng)移動，連續(xù)取測量數(shù)據(jù)20組,，如圖3,。

線性度的指標公式為

式中：el為非線性誤差（線性度）；△max為比較大非線性***誤差,；YFS為輸出滿量程,。

從圖3可知,，采用**小二乘法擬合直線的斜率為0.992，直線方程為Y = 0.15784+0. 992X,，因此在0~80 mm范圍內(nèi)的線性度為0.387%,。

磁致伸縮位移傳感器遲滯

將螺旋測微器在傳感器的正反兩個方向量程內(nèi)來回移動，測量范圍為0～80mm,，測到的數(shù)據(jù)如圖4,。其中有正向測量和反向測量數(shù)值（每隔5mm測量1次），以及正反方向測量的差值△H,。

由遲滯誤差公式

式中△Hmax為正反行程輸出比較大差值,。

從圖4知，△Hmax=0.41,，而rH=0.256%,。

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