磁致伸缩位移传感器波导丝缺陷的修正方法

1、波导丝表面不连续性对检测信号影响的修正方法

利用弱的反射信号查找不连续处的位置,做法如下,先将磁环置于最顶端,对回波信号进行采样,然后查找浮子处回波信号以及不连续处反射信号的特征点(如峰值),.即可计算出两者之间的距离,进而求出不连续处的绝对位置。找出了不连续处的位置,利用上述实验的结论对浮子在不同位置时的测量值进行修正。当幅值衰减了1/2时磁环必定在不连续处前,在编写修正算法时可以充分利用该结论。

不论何种缺陷,均可参照以上方法进行修正,利用在磁环后形成反射这一现象,查找到缺陷所处的位置。进而判别波导丝的优劣,筛选优质波导丝。

2、波导丝底端固定方式对检测信号的影响及修正方法

由于扭转的超声波是向两端传播,传播到底端时发生的变化与固定方式有关系。波导丝底端的固定方式可以有三种固定方式:阻尼器固定方式、钢体固定方式和无固定器材。这几种固定方式会给检测信号带来什么样的影响呢?选一支量程为1米的磁致伸缩位移传感器进行实验,观测其影响。

实验结果如下图所示,为醒目起见,将钢体固定方式向下平移1个单位,将无固定器材方式向下平移2个单位。可以清楚的看到,这三种固定方式只是对信号的幅度有所影.响,对特征点的相位无影响。

磁致伸缩位移传感器三种固定方式采样滤波
磁致伸缩位移传感器三种固定方式采样滤波

在实验中还发现,只要波导丝底部距离磁环4cm以上时,不论那种固定方式,对检测信号没有任何影响。

虽然扭力波是向两端传播的,测量距离时一般只使用第一个回波,对于波导丝底端的反射回波并不使用。

3、波导丝中的剩磁现象对检测信号的影响及修正方法

波导丝是由磁性材料制成的,磁性材料在磁场中会被磁化,而磁致伸缩位移传感器的活动磁环内部是一块永磁铁。理论上讲,只要是磁环经过的地方,波导丝就可能被磁化,磁化处就存在一磁场,但是这个磁场和磁环产生的磁场相比是很弱的。.

先让磁环在波导丝上运动几次,然后拿掉磁环。重复做多次这样的实验,观测一下前后的变化情况。如图7所示,可以看到在磁浮子经过的地方确实存在磁化现象,被磁化的地方也会有磁致伸缩现象发生,只不过信号比较弱。看第2、3、4条曲线,这3条曲线中剩磁的位置有着惊人的相似,说明剩磁–旦形成便不会因浮子多次运动而消失。

在采用比较器检测实验中还发现波导丝的某些位置出现恒定的正误差(+6mm),面某些位置出现恒定的负误差(-5mm),有些地方误差却很小,几乎等于正实值。剩磁现象很好地解释了这些误差现象产生的原因。如果磁环的磁致伸编信号与当前的剩磁现象产生的磁致伸缩信号在相位上相差180度,那么两个信号叠加将呈现最小值,这时将出现正误差。如果相位相同则呈现最大值,这时将出现负误差。

在制作的磁致伸缩位移传感器中几乎所有的都出现恒定正负误差情况,通过大量的实验证实了这种误差是由利磁现象产生的。这便要求必须解决掉利磁想象,在磁环每运动到一个新位置时先进行消磁,只有这样才能解决传感器的恒定误差。

磁致伸缩位移传感器剩磁现象
磁致伸缩位移传感器剩磁现象

应用中可以先去掉磁环或将磁环置于最顶端,然后采样信号,根据采样信号的判断波导丝中是否存在利磁。