磁致伸缩位移传感器结构原理-测量杆电子仓与磁环

磁致伸缩位移传感器结构原理说穿了不复杂：一根测量杆、一个电子仓，再加一个套在测杆外面、不接触的磁环。电子仓往测杆里发一个脉冲，脉冲产生的旋转磁场和磁环的永久磁场相遇，波导丝扭一下，这个扭动传回电子仓，用两个脉冲的时间差就能算出磁环的位置。

磁致伸缩位移传感器结构原理：三件套怎么配合

产品由测量杆、电子仓和套在测杆上的非接触磁环组成。测量杆里装有铁磁材料做的测量感应元件，也就是波导丝；波导丝外面套一根不锈钢管，用来保护它。

工作时，电子仓里的电路先产生一个起始脉冲。这个脉冲沿波导丝往前传，同时沿着波导丝方向生出一个旋转磁场。磁场走到磁环的位置，跟磁环的永久磁场相遇，产生磁致伸缩效应，波导丝在这个点上扭动一下。电子仓里的检测机构把这个扭动拾起来，转成相应的电流脉冲；算出起始脉冲和扭转波返回之间的时间差，位移就出来了。

一次测量从头到尾走四步

• 第一步，发脉冲：电子仓产生起始电流脉冲，注入波导丝。这个脉冲很窄，是整个测量的计时起点。
• 第二步，走磁场：脉冲在波导丝里传输的同时，沿波导丝方向形成一个旋转磁场，跟着脉冲一起往前跑。
• 第三步，遇磁环：旋转磁场走到磁环底下，跟磁环的永久磁场叠加，波导丝在这个局部发生磁致伸缩效应，扭动一下——这就是扭转波，一种沿波导丝传播的机械波。
• 第四步，算时间：扭转波沿波导丝传回电子仓，被检测机构拾取并转换成电脉冲。电子电路量出起始脉冲和返回脉冲的时间差，乘上波速除以 2，就是磁环的位置。波速按厂家材料参数为准，一般在每秒两三千米的量级。

整个链条里没有机械接触，磁环只是套在测杆外面跟着设备动，所以反复测量也不磨损测杆。

测量杆里那几个件的讲究

波导丝是核心，用铁磁材料做成细丝，直接决定波速和信号强度。不锈钢保护管套在波导丝外面，一是防机械碰伤，二是防油污、溶液、粉尘钻进去，内置式的还能顶住油缸压力，具体耐压等级按样本。端部阻尼用来吸掉波导丝尾端的余波，不让它来回反射，否则读数容易在尾段发虚。

磁环是唯一跟着设备动的件，装的时候要保证和测杆同心，间隙按样本要求来，别硬塞也别松得晃。晃动会让磁场位置不稳，读数跟着抖。电子仓负责发脉冲、拾信号、算时间差，同时把结果换成标准输出。

输出为什么是绝对值：断电不丢位置

传感器输出的是绝对位移值，不是按比例放大的模拟量。电源中断再送上，数据不会丢，也不需要重新归零；输出本身就是真正的绝对值，不存在信号漂移或变值的情况，用不着定期重标。

电气输出方式比较多，常见的有 SSI、Profibus-DP、CANBus、DeviceNet 这类总线接口，也有 0-10V、4-20mA 的模拟量。安装上还提供分体式和柔性外管，适应现场各种别扭的安装条件。

线路故障的现象对照表

现场查故障，先看现象能省很多时间。下面这张表是轧线上攒下来的经验，现象和原因基本是对得上的。

装在轧线油缸上要注意什么

• 选安装形式：先摸清现场安装空间，决定用分体式还是标准式；定尺寸之前，要知道油缸或移动轴的实际行程。
• 保电气连接可靠：供电要稳，必要时加防水、隔热的防护装置。
• 防机械损伤：检修遇到交叉作业，必须做好隔离措施。投产后损坏的传感器，多半是线缆被机械碰伤，或者强电流把电子头烧了。

这两条是轧线上的老教训。热轧板厂里，传感器长期在高温、多水、多气的环境里跑，点检要重点盯这些区域的端子箱；电气人员接线时把数据线和时钟脉冲线接错，也会直接出数据错误，所以接线检查确认制不能省。

常见问题

问：磁致伸缩位移传感器为什么能做到不磨损？
答：测量杆和磁环之间没有任何接触，磁环只是套在测杆外面跟着设备走。反复测量也不会磨到测杆，所以寿命长，油渍、溶液、粉尘对它影响也小。

问：既然是非接触，为什么读数还会跳？
答：多半不在测量原理上。磁环松动或与测杆不同心、本体固定不牢、供电不稳、屏蔽接地没做好，都会让读数跳。先查这几处，再怀疑传感器本身。

问：显示 33554431 是不是传感器坏了？
答：先别换。这个数常见于数据线断的时候。先查数据线通断和端子有没有松动，确认线没问题再往下查；接线时数据线和时钟脉冲线接反，也会出数据错误。

问：分体式和标准式怎么选？
答：看安装空间和温度。位置窄、电子仓受不了现场温度的时候用分体式，把电子仓挪开；空间够、温差不大的场合，标准式装起来更省事。

问：断电以后位置要重新标定吗？
答：不用。输出是绝对位移值，断电重接数据不丢，也不用归零。大修拆装或更换传感器之后，才需要重新标一次零点和满量程。