磁致伸缩位移传感器-高可靠性及可用于极端恶劣

这种抗振性极好的线性位移传感器，能在各种恶劣的工作环境中进行非接触的高精度检测，并可满足众多工业领域的使用要求。其非接触式测量与电位差计方式形成对照，不会产生机械磨损：与光栅尺相比，通过使用直线位移传感器得到的线性位移信息反馈，特别适用于机械加工、发电厂或化学工业。

博尔森科技有限公司磁致伸缩线性位移传感器，测量位移信号波沿着波导管移动的时间、波的传输距离与传播时间成正比，测量方法不受环境条件影响，如：温度、湿度、振动或电场，而检测到的数值是绝对值而不是增量值。下面所列举的直线位移传感器在发电厂的应用，说明BTL线性直线位移传感器有着无可比拟的优越性。

汽轮发电机机组的实际位置反馈控制阀

许多火力发电厂为了保证最佳供电状态，汽轮机转速控制是基于发电的输出总功率，这就意味着汽轮机进气阀必须随需求变化而进行自动调节，根据输出功率的大小，自动改变阀门的开启程度以调配汽轮机瞬间需要的蒸汽量。西门子在鲁尔区KWU发电厂制造的电厂专用控制阀装置，已广泛应用于世界范围(下图)。

图1用于蒸汽控制阀的机电压力系统，线性位移传感器用作位置反馈装置

运用磁致伸缩位移传感器进行位置反馈，早在几年前就已被人们接受。最早的机械拉直梁，它是直接连接在阀上，精密度不是很高并且由于振动带来磨损会引起许多问题，其他形式的测量装置由于操作条件的限制而不能使用。例如：电位差计易磨损，玻璃光栅尺太娇嫩，电涡流传感器因对环境温度有较高的要求而在技术上造成困难。

现今西门子公司唯一应用于液压传动上位置反馈的装置是磁致伸缩位移传感器，使用的型号其行程范围为25~320mm,输出信号为4～20mA的模拟量，已优先用在电力工业。这种输出信号具有电缆断线监察功能，因为即使在零位时还应有4mA电流流通。在一些应用方面，为得到所需要的高可靠性，使用3波通的冗余测量系统。选择这些传感器有许多理由：坚固、不磨损、设备自身的高精度和高可靠性，而且由制造商提供世界范围服务，无论安装还是运行，该传感器也十分容易操作。

磁致伸缩原理

测量元件是一根波导管，由特种镍铁合金制成，外径0.7mm,内径0.5mm。管内为铜导线，测量过程由一瞬时电流脉冲启动。该电流产生一个圆周形磁场。由于波导管具有软磁特性，圆周形磁力线被束缚在波导管周围，在被测量位置上装有一个永久磁铁作为位置传感器，其磁场线与脉冲磁场成直角走向，同时也被束缚在波导管周围，在波导管范围内，两个磁场叠加，由于磁致伸缩作用，在微结构范围内发生弹性变形，由此产生一个向两侧扩展的机械波。

这个波在波导管里的传播速度为2850m/s,对周围的环境影响(如温度、振动和污染)不敏感。到达波导管末端的波将被那里的阻尼吸收器吸收，而传到信号转换器的波则由于磁致伸缩作用的反向作用而产生一个电信号。波由形成地点到达信号转换器的传输时间与永磁铁和信号转换器之间的距离成正比。通过测量时间，可以高度精确地确定这个距离。

图2传感器适用多种形式，有效测量长度25～3850mm,可提供电压、电流模拟量及数字量信号输出

传感器磁环工作行程在50-3850mm之间(图2)且精度极高，博尔森(BRSEN)最新开发的R系列分辨率和滞后在3850mm行程时为1mm。现有的模拟量信号是4~20mA、0～20mA或0～10V、-10~+10V并各有上升和下降二种形式；数字量输出有脉冲式，其原理是询问和应答脉冲之间的时间间隔与定位磁环的位置距离成正比，通过RS485/422差动驱动器传输、有串联或并联形式；还有CANopen总线接口。多种变换接口使它能方便地使直线位移传感器与任何控制器或总线系统相连。

坚固、多用途和适用于危险区域

实际上每个磁致伸缩传感器都有一个适合其实际使用的外型。RH内置式(杆型)是安装于圆筒内(图3);

图3用液压缸进行阀的位置反馈，磁致伸缩线性位移传感器可直接装在液压缸体里

外置式，其磁环通过控制臂和运动部件相连，该臂旋转角度±180℃,甚至物体做非线性运动时、也可以实现位置线性反馈，传感器可安装在任何角度。也有几种形式带浮动磁环，把浮动磁环放在升降物体或液体中以实现位移测量。通过将多个磁致伸缩位移传感器串联起来几乎可以实现任何长度的测量。也有用于置式(杆型)是安装于圆筒内(图3);外置式，其磁环通过控制臂和运动部件相连，该臂旋转角度±180℃,甚至物体做非线性运动时、也可以实现位置线性反馈，传感器可安装在任何角度。也有几种形式带浮动磁环，把浮动磁环放在升降物体或液体中以实现位移测量。通过将多个直线位移传感器串联起来几乎可以实现任何长度的测量。也有用于用户要求，在更恶劣的条件下试验。

由于广泛的适用性，线性传感器也可用在各个工业领域，如：运载工具、物料搬运设备、包装机械、电梯、飞行仿真器。其他形式的应用包括压力机、轧机、铸造、切割机械、注塑和木材加工机。