国产尤物在线视频_亚洲午夜高清视频_男人j放进女人j网站免费_最好看的2018中文字幕高清_欧美亚洲综合国产精品_日韩成人午夜电影_无码粉嫩小泬抽搐白浆免费_国产在线麻豆18_变态另类AⅤ丝袜_2021久久亚洲精品无码

磁致伸縮位移傳感器是利用磁致伸縮效應(yīng)、電子技術(shù)、高精度時間間隔測量、電磁感應(yīng)等多種技術(shù)組合而成的非接觸式測量儀器。隨著電子技術(shù)的革新和新材料不斷涌現(xiàn)，磁致伸縮位移傳感器正朝著模塊化、高智能化和遠(yuǎn)距離測量方向發(fā)展。

相對于其他測量方式，磁致伸縮位移傳感器的優(yōu)點(diǎn)主要有：①精度高，傳統(tǒng)位移傳感器的測量精度只有1%FS左右，因磁致伸縮位移傳感器將位移量轉(zhuǎn)化為發(fā)射和返回脈沖的時間間隔進(jìn)行測量，測量精度高到0.002%FS；②可靠性強(qiáng)，由于磁致伸縮位移傳感器的非接觸測量特性，被測物體與敏感元件不需要機(jī)械接觸，沒有摩擦磨損，而且其整個電路轉(zhuǎn)換部分封閉在不銹鋼管內(nèi)，使其能承受高壓、高溫和強(qiáng)振動；③量程大，磁致伸縮位移傳感器的適用范圍很廣，測量范圍很大，能勝任大型機(jī)械設(shè)備的測量任務(wù)；④安裝、維護(hù)簡便，由于磁致伸縮位移傳感器可以采用法蘭安裝方式，并且無需重新標(biāo)定或定期維護(hù)，給使用者提供了方便；⑤利于系統(tǒng)自動化，磁致伸縮位移傳感器可以提供標(biāo)準(zhǔn)輸出信號，便于微機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)信號處理工作，極大地提高了測量系統(tǒng)的自動化程度。

1、磁致伸縮現(xiàn)象及機(jī)理

磁致伸縮現(xiàn)象是指鐵磁晶體在外磁場中被磁化時，其長度尺寸及體積大小均發(fā)生變化，這一現(xiàn)象是由科學(xué)家James Prescott于1842年發(fā)現(xiàn)的，這種現(xiàn)象有3種表現(xiàn)形式：①縱向磁致伸縮，是指沿著外磁場方向尺寸大小的相對變化；②橫向磁致伸縮，是指垂直于外磁場方向尺寸大小的相對變化；③體積磁致伸縮，是指鐵磁體被磁化時其體積大小的相對變化。橫向或縱向磁致伸縮統(tǒng)稱為線磁致伸縮。磁致伸縮效應(yīng)與磁化過程存在一定的關(guān)系，只有在鐵磁體磁化達(dá)到飽和以后的順磁過程中，體積磁致伸縮才能明顯地表現(xiàn)出來。當(dāng)在極化條件下，磁晶體在受到外界交變應(yīng)力作用時，在其內(nèi)部將產(chǎn)生一個交變的磁場。無論是哪一種磁致伸縮，都是可逆的。其中主要的應(yīng)用最廣泛的是縱向磁致伸縮效應(yīng)，因此，一般所說的磁致伸縮都是指縱向磁致伸縮。

磁致伸縮材料的主要特性有：①維拉里（Villari）效應(yīng)，即逆磁致伸縮現(xiàn)象，是指給磁性體施加外力作用，其磁化強(qiáng)度發(fā)生變化，可用于制作磁致伸縮傳感器；②焦耳（Joule）效應(yīng)，磁性體被磁化時，其長度發(fā)生變化，可用來制作磁致伸縮制動器；③威德曼（Viedemann）效應(yīng)，當(dāng)有電流通過有適當(dāng)磁路的磁性體時，磁性體發(fā)生扭曲變形，可用于扭轉(zhuǎn)馬達(dá)；④dE效應(yīng)，楊氏模量隨磁場變化而變化，可用于聲延遲線；⑤Anti-Viedemann效應(yīng)，使磁性體發(fā)生扭曲，且在二次線圈中產(chǎn)生電流，可用于扭轉(zhuǎn)傳感器；⑥Jump效應(yīng)，當(dāng)外加預(yù)應(yīng)力時，磁致伸縮隨外場而發(fā)生躍變式增加，磁化率相應(yīng)改變。

2、磁致伸縮位移傳感器設(shè)計(jì)原理

2.1 工作原理

磁致伸縮位移傳感器工作過程基本上按如下3個環(huán)節(jié)進(jìn)行：①轉(zhuǎn)波應(yīng)變脈沖的產(chǎn)生，當(dāng)有瞬時電流脈沖通過磁致伸縮波導(dǎo)絲時，將產(chǎn)生一個環(huán)形磁場，該環(huán)形磁場與永久磁鐵的縱向磁場疊加，產(chǎn)生一個螺旋磁場；由于磁致伸縮周向效應(yīng)，該磁場在一定條件下將引起該波導(dǎo)絲磁化點(diǎn)瞬時扭轉(zhuǎn)形變，而且扭轉(zhuǎn)應(yīng)變的程度只與周向的波動磁場有關(guān)；②扭轉(zhuǎn)波的傳播，扭轉(zhuǎn)形變采用超聲波的形式沿波導(dǎo)絲向兩邊傳播；③扭轉(zhuǎn)波的接受，利用逆磁致伸縮效應(yīng)原理，用線圈把扭轉(zhuǎn)應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后測試線圈的電勢值。

2.2 總體設(shè)計(jì)原理

根據(jù)磁致伸縮位移傳感器的測量機(jī)理，位移傳感器的硬件電路系統(tǒng)包括模擬電路部分和數(shù)字電路部分，模擬電路部分包括激勵脈沖產(chǎn)生、放大、回波接收和整形等，數(shù)字電路模塊包括時間間隔測量、溫度測量等。模擬電路包含2個部分，一部分是用來給波導(dǎo)絲提供驅(qū)動脈沖的電路。由磁致伸縮位移傳感器的測量機(jī)理可知，驅(qū)動電流脈沖的時間間隔，電流脈沖的波形、脈寬以及電流強(qiáng)度都要有一定的要求。另一部分是對波導(dǎo)絲產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力波進(jìn)行檢測，首先通過檢測線圈將應(yīng)力波轉(zhuǎn)換為電脈沖，此電脈沖很弱，只有幾毫伏，對此脈沖進(jìn)行濾波放大后再輸入到一個比較器，從比較器輸出一定幅值的脈沖信號，最后送入脈沖整形電路，輸出提供給數(shù)字電路部分。數(shù)字電路部分在接收到來自模擬電路輸出的代表位移的電脈沖之后，送入到時間間隔測量電路計(jì)算出時間間隔測量并送入微處理器中，同時溫度補(bǔ)償電路檢測到的溫度值也送入微處理器，微處理器對時間值進(jìn)行校正。另外，將結(jié)果在數(shù)碼上進(jìn)行顯示。

3、磁致伸縮位移傳感器優(yōu)化測量精度分析及措施

影響磁致伸縮傳感器測量精度的因素是多方面的，如使用環(huán)境、材料因素、溫度等，它們分別以不同方式對測量精度產(chǎn)生影響。

3.1 波導(dǎo)絲對精度的影響及改進(jìn)措施

磁致伸縮液位傳感器是基于維拉里效應(yīng)和威德曼效應(yīng)原理來工作的，扭轉(zhuǎn)波接收薄帶和磁致伸縮波導(dǎo)絲作為其2個重要的敏感元件，均采用磁致伸縮材料制成，因此磁致伸縮材料的設(shè)計(jì)和選材是傳感器的基礎(chǔ)和關(guān)鍵部分。

波導(dǎo)絲材料對測量精度影響主要表現(xiàn)在：①材料成分，磁致伸縮材料主要分為鐵氧體磁致伸縮材料、金屬磁致伸縮材料和稀土鐵磁致伸縮材料3大類。其中不同材料的磁致伸縮系數(shù)差別很大，如稀土超磁致伸縮材料的飽和磁致伸縮系數(shù)高達(dá)1000×10-6，而金屬磁致伸縮材料其飽和磁致伸縮系數(shù)較低，僅有20×10-6～100×10-6；②波導(dǎo)絲加工工藝，波導(dǎo)絲表面加工工藝精密程度也影響到測量精度，例如波導(dǎo)絲表面有凹陷、凸起以及局部彎曲等不連續(xù)性表現(xiàn)，這些不連續(xù)性或不均勻）表現(xiàn)會引起超聲波干涉、反射等現(xiàn)象，波導(dǎo)絲的不連續(xù)性直接導(dǎo)致了信號檢測的不確定性，即波導(dǎo)絲在不同位置上時檢測信號的幅值大小各不相同，有時甚至檢測不到信號；③波導(dǎo)絲安裝，波導(dǎo)絲的安裝方式有差動線圈檢測、線圈直接檢測、扭轉(zhuǎn)片檢測等方式，不同的檢測裝置接收到信號強(qiáng)度一般明顯不同，比如線圈直接檢測方式接收到回波信號強(qiáng)度不如差動檢測方式，這些都會影響到傳感器測量精度。

要減小波導(dǎo)絲對測量精度的影響，首先在選材上應(yīng)盡可能選擇飽和磁致伸縮系數(shù)大的金屬或合金等作為波導(dǎo)絲的材料，這樣不僅可以增加接收到的回波信號幅度，而且還能增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。其次是改善波導(dǎo)絲表面工藝，使缺陷盡可能的少。最后選用扭轉(zhuǎn)片檢測、差動線圈檢測或者更好的波導(dǎo)絲安裝方法。

3.2 溫度對精度的影響及改進(jìn)措施

①溫度的變化影響扭轉(zhuǎn)波傳播速度和飽和磁致伸縮系數(shù)，這些參數(shù)的變化將產(chǎn)生測量誤差。例如超磁致伸縮材料Tb27Dy73Fe2。在一定的預(yù)壓力下，隨著溫度由低溫上升到室溫（20℃），磁致伸縮系數(shù)隨之上升較快；②溫度變化對回波速度產(chǎn)生影響，原因在于扭轉(zhuǎn)波在磁致伸縮波導(dǎo)線中的傳播速度v是關(guān)于波導(dǎo)絲密度、應(yīng)力、材質(zhì)、溫度等多個物理量的函數(shù)，并且磁性材料的所有磁性參數(shù)都與溫度有密切關(guān)系，特別是對物理結(jié)構(gòu)敏感的參數(shù)隨溫度變化更加顯著，所以扭轉(zhuǎn)波在波導(dǎo)絲上的傳播速度并不是恒定的，而是相應(yīng)變化的。改進(jìn)措施之一是降低波導(dǎo)絲材料對溫度的敏感性，在材料中加入其他稀有元素，如用Al、Be或Si替代Fe，會降低材料對溫度的敏感度；改進(jìn)措施之二是進(jìn)行軟件校正，通過軟件編程對測量值進(jìn)行修正，最大程度地減小誤差。

3.3 時間間隔測量對精度的影響及改進(jìn)措施

考慮到時間測量精度直接關(guān)系到距離計(jì)算結(jié)果，所以測量精度便取決于我們究竟能把飛行時間分得多細(xì)，時間分辨率越高，測量精度也就越高。采用由計(jì)數(shù)器與高頻晶振構(gòu)成的時間量檢測電路可以達(dá)到很高的分辨率，但是前提要求高頻晶振頻率必須非常穩(wěn)定，計(jì)數(shù)器的晶振頻率決定了傳感器的測量的分辨力，計(jì)數(shù)頻率越高，單個計(jì)數(shù)脈沖所表示的時間量就越小，分辨力也就越高，但晶振頻率發(fā)生漂移時就會引起相應(yīng)的測量誤差。改進(jìn)措施是改進(jìn)測量方法或盡可能選用高分辨率的時間測量器件。

3.4 干擾對系統(tǒng)的影響

一般是指有用信號以外的其他噪聲，它在信號輸入、傳輸和輸出過程中會出現(xiàn)一些有害的電氣變化現(xiàn)象。這些電氣變化現(xiàn)象迫使信號的指示值、傳輸值或輸出值出現(xiàn)不可預(yù)料誤差，甚至出現(xiàn)假象。干擾對電路的影響很大，輕則降低信號的通訊傳輸質(zhì)量，影響系統(tǒng)信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性；重則破壞電路運(yùn)行的正常功能，甚至造成電路之間邏輯關(guān)系混亂，電路邏輯控制失靈的嚴(yán)重現(xiàn)象。

4、結(jié) 論

本文主要介紹了磁致伸縮位移傳感器的工作原理及測量精度的各項(xiàng)分析及措施，包括波導(dǎo)絲、溫度、時間間隔、干擾等對磁致位移傳感器測量精度的影響。