磁致伸缩位移传感器波导丝表面对信号的影响

波导丝表面不连续性对检测信号的影响

波的反射现象,波由一种媒质到达与另一种媒质的分界面时,返回原媒质的现象。例如声波遇障碍物时的反射,它遵从反射定律。在同类媒质中由于媒质不均匀亦会使波返回到原来密度的介质中,即产生反射。这是机械波的基本理论。

磁致伸缩位移传感器波导丝表面的不连续性(或不均匀)会引起超声波反射、干涉等现象。波导丝的不连续性直接导致了检测信号的不确定性。

磁致伸缩位移传感器波导丝表面的不连续性,主要表现为表面凸起、凹陷以及局部弯曲三个方面。表面凸起或凹陷以及局部弯曲都会影响波的传播以及波的振幅,对于采用比较器检测的电子电路来说影响了振幅,就影响了测量精度。

针对上述问题,设计如下实验,目的在于寻找表面不.连续性引起的反射对检测信号的影响。对于表面凸起的情形,人为地加障碍物,观测加障碍物前后的变化,分为几种情况,障碍物的不同位置及障碍物的不同数量。对于表面凹陷的情形,可以将磁致伸缩位移传感器波导丝表面打磨成凹形,又可分为在磁环前和磁环后。对于局部弯曲的情形,可以打个折。也可分为折在磁环前和磁环后。

1、表面障碍物不同位置对检测信号的影响

首先,在磁环前夹障碍物,然后逐渐将磁环向后移动,观测夹障碍物前、后检测信号的变化情况。图2是其中一个位置经过滤波后的采样。

图1可以看出,在浮子前有障碍物,会导致波相位上超前,幅值上衰减。大量实验证实,只要磁环前面有障碍物就会发生相位上超前,幅值上衰减,相位上超前4~6个采.样周期。且相位上超前的采样周期相差不大。

磁致伸缩位移传感器位置1采样滤波
磁致伸缩位移传感器位置1采样滤波

从图2的一-组采样,观察到障碍物在磁环后对检测信号的特征点并无显著的影响,只是幅值略有变化,但是当磁环距离障碍物4cm以上时对检测信号已无影响,这时障碍物处会引起~一个小的反射,这个反射对测量已无影响。

磁致伸缩位移传感器6组采样滤波
磁致伸缩位移传感器6组采样滤波

通过实验发现,磁环前面有一个障碍物时,回波信号在幅值上发生衰减,衰减幅度约为1/2,相位上发生超前,超前4-6个采样周期。且磁环与障碍物的距离无关,只要障碍物在磁环前面便会发生上述情况。

当障碍物在磁环后面且两者相距0~ 4cm,会导致回波信号在幅值有所变化,但是对特征点的相位关系无影响;当两者相距4cm以上时,对回波信号已无影响,障碍物处会形成比较弱的反射信号。

2、表面障碍物的不同数量对检测信号的影响

人为地加多个障碍物,观测夹障碍物前、后信号的变化情况。如下图所示,发现障碍物数量越多幅值衰减越严重,相位上的超前却没有显著增加。当障碍物加到一定数量时,已经观测不到回波信号。实验说明障碍物会吸收回波信号的部分能量。

磁致伸缩位移传感器3个障碍物采样滤波局部图
磁致伸缩位移传感器3个障碍物采样滤波局部图