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磁致伸缩位移传感器测量方法及原理

发布时间:2022-02-11  阅读数: 182

    磁致伸缩位移传感器的工作原理是基于磁致伸缩材料的魏德曼效应和磁致伸缩逆效应,其结构如图1所示。当传感器工作时,由传感器硬件电路模块产生的脉冲电流沿波导丝传播,当脉冲电流流经光标磁铁处的波导丝时,脉冲电流产生的周向磁场与光标磁铁产生的轴向磁场合成一个螺旋磁场。基于磁性材料的魏德曼效应,波导丝发生局部瞬时形变并产生扭转波,扭转波产生后分别以一定的速度向相反的两个方向传播。扭转波传播到检测线圈覆盖部分的波导丝处,由磁致伸缩逆效应,波导丝内的磁感应强度发生变化,此时检测线圈两端产生感应电压。

图1 磁致伸缩位移传感器结构

                             图1 磁致伸缩位移传感器结构

    磁致伸缩位移传感器的测量方法是将被测位移量以光标磁铁与检测线圈的位移S等效代替,然后再将位移量转换为扭转波传播的时间ts,如图2所示,其中L为波导丝长度。电流的速度远大于扭转波的速度,认为脉冲电流与扭转波的产生是同一时刻,所以ts为感应信号eL1 (扭转波产生后向左传播到检测线圈时产生的电压信号)与脉冲电流的时间间隔,t2L-s为感应信号eR1(扭转波产生后向右传播,并在右端发生反射后传播到检测线圈时产生的电压信号)与脉冲电流的时间间隔,故位移S的计算表达式为S=v*ts,其中v为扭转波在波导丝中的传播速度。

图2 磁致伸缩位移传感器测量方法

                    图2 磁致伸缩位移传感器测量方法


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