磁致伸缩位移传感器的结构

本节主要介绍磁致伸缩位移传感器的机械结构,其包括电子仓、测量杆、位置磁铁和阻尼器。电子仓内部装有测量电路板、扭转片、接收线圈、偏置磁铁等。测量杆的内部由内到外依次是波导丝、支撑套管、保护套管。波导丝在电子仓内穿过后被拉紧固定,连接到测量杆底端固定,再通过导线与测量电板连接构成一个完整的回路。测量杆上端焊有一个管螺纹接头,测量电路板通过管螺纹与测量杆相连。测量杆底部安装有阻尼组件,用于吸收传播到传感器尾部的扭转波,防止其发生反射,消除干扰。位置磁铁可沿测杆自由滑动,内部装有永磁磁铁,用于非接触式测量位移。磁致伸缩位移传感器的结构图如下所示。

1.电子仓;2.偏置磁铁;3.波导丝;4.测量杆;5.位置磁铁;6.阻尼器;7.金属片;8. 感应线圈;9.测量电路板

磁致伸缩位移传感器结构图
磁致伸缩位移传感器结构图

我司选用两个永磁体来提供偏置磁场,根据维拉里效应可知,在偏置磁铁的作用下,可将扭转应变引起的磁通变化通过感应线圈转换为电压信号。其中偏置磁场的大小会影响电压信号的性能,具体后面将会有详细介绍。

一般,检测扭转波的方式有压电陶瓷换能器、扭转片和线圈三种。本传感器选用扭转片方式来间接检测波导丝中的扭转波,这种结构对纵波信号不敏感,能有效剔除纵波影响。在电子仓内,与波导丝垂直的位置放置一段跟波导丝相同材质的金属片,将线圈缠绕并紧贴该金属片,其中金属片通过点焊的方式与波导丝连接。

考虑到磁致伸缩位移传感器的工作环境比较恶劣,保护套管应为厚壁、耐腐蚀不锈钢管材,其长度由所需量程决定。波导丝与不锈钢测量杆之间通过支撑套管相隔以绝缘,故支撑套管一般用塑料材质的。

电子仓内部的测量电路板包括信号调理电路、时间测量电路、通讯电路等硬件电路,其主要是用于处理传感器返回的回波信号,得到位移值并传输给上位机,进行实时监控。

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