傳感器用于指導(dǎo)許多制造環(huán)境中的生產(chǎn)。這些傳感器確保遵守設(shè)計(jì)參數(shù)，從而確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量。工業(yè)傳感器通常測量溫度、壓力、力或位置。所需的測量類型決定了所使用的傳感器類型。

磁致伸縮位移傳感器用于輪胎制造

在某些制造環(huán)境中，需要在極端條件下進(jìn)行動(dòng)態(tài)測量。例如，輪胎制造過程會(huì)產(chǎn)生腐蝕性氣體，這可能會(huì)阻止某些傳感器以最佳狀態(tài)運(yùn)行。

磁致伸縮線性位置傳感器可測量沿運(yùn)動(dòng)軸的距離，在工廠自動(dòng)化中起著至關(guān)重要的作用。它們易于安裝，并提供準(zhǔn)確的位置反饋，有助于實(shí)現(xiàn)先進(jìn)工業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化。這些傳感器是線性電位計(jì)的高性價(jià)比替代品。

在本文中，我們將討論磁致伸縮技術(shù)的基礎(chǔ)知識、磁致伸縮線性位置傳感器的優(yōu)點(diǎn)，并探討它們的一些實(shí)際應(yīng)用。

磁致伸縮描述了鐵磁材料在放置在磁場中時(shí)變形的傾向。在這些材料中，分子偶極子和磁場邊界（布洛赫壁）旋轉(zhuǎn)以與外加磁場對齊。這會(huì)導(dǎo)致材料內(nèi)部變形。因此，在磁致伸縮材料中，電磁能被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

各向同性的鐵磁材料，如鐵、銅、鎳、金或鋁，在磁致伸縮方面最有效，因?yàn)樗鼈冊试S它們的分子偶極子輕松旋轉(zhuǎn)。

1842年，詹姆斯·普雷斯科特·焦?fàn)枺↗ames Prescott Joule）首次觀察到磁致伸縮。1865年，恩里科·維拉里（Enrico Villari）首次觀察到相反的效應(yīng)，即施加的機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生磁場。1858年，古斯塔夫·維德曼（Gustav Wiedemann）觀察到鐵磁棒的扭轉(zhuǎn)振蕩，該鐵磁棒受到縱向和圓形磁場（后者由電流引起）的共同作用。因此，焦耳效應(yīng)、維拉里效應(yīng)和維德曼效應(yīng)是磁致伸縮的顯著效應(yīng)。

磁致伸縮位移傳感器測量原理

磁致伸縮線性位置（位移）傳感器測量位置磁鐵和傳感模塊之間的距離。零件不會(huì)磨損，因?yàn)槲恢么盆F在任何時(shí)候都不會(huì)接觸傳感桿。

感應(yīng)桿沿運(yùn)動(dòng)軸定向，位置磁鐵連接到被測機(jī)器部件上。電子模塊記錄位置磁鐵的位置。

磁致伸縮位置傳感器由五個(gè)核心部件組成：

位置磁鐵：位置磁鐵將磁場施加到波導(dǎo)上。

鐵磁波導(dǎo)：波導(dǎo)構(gòu)成了設(shè)備的核心。之所以這樣稱呼，是因?yàn)樗跍y量過程中攜帶超聲波。該波（應(yīng)變波）是由位置磁鐵處的磁場與電子模塊在波導(dǎo)中感應(yīng)的磁場（稱為詢問脈沖）相互作用產(chǎn)生的。

測量電子元件模塊：如前所述，電子模塊在波導(dǎo)中啟動(dòng)詢問脈沖。發(fā)生這種情況時(shí)，計(jì)時(shí)器將啟動(dòng)。一旦電子模塊接收到返回脈沖，該定時(shí)器就會(huì)停止。由于位置磁鐵的時(shí)間延遲與其距離成正比，因此可以計(jì)算出距離。

應(yīng)變脈沖轉(zhuǎn)換器：應(yīng)變器接收來自位置磁體位置的應(yīng)變波。應(yīng)變波（返回脈沖）沿著波導(dǎo)以大約10倍的聲速（約3000 m/s）向電子模塊傳播。

阻尼區(qū)：由于另一個(gè)應(yīng)變波也沿與返回脈沖相反的方向在波導(dǎo)中傳播，因此通過阻尼消除該應(yīng)變波以防止干擾。

傳感器測量位移（或距離）有兩種方法：通過兩點(diǎn)之間的距離或通過組件的角位移（旋轉(zhuǎn)）。因此，線性位置傳感器測量兩點(diǎn)之間的直線位移，而旋轉(zhuǎn)位置傳感器測量給定組件的旋轉(zhuǎn)次數(shù) - 例如，機(jī)器人的輪子旋轉(zhuǎn)的次數(shù)告訴傳感器它已經(jīng)走了多遠(yuǎn)。

電位計(jì)通常用作位置傳感器，因?yàn)樗鼈儍r(jià)格低廉。電位器是在電阻元件上具有三個(gè)接觸點(diǎn)的電阻器，沿著該電阻元件移動(dòng)的滑動(dòng)或旋轉(zhuǎn)觸點(diǎn)（游標(biāo)），以及將游標(biāo)從元件的一端移動(dòng)到另一端的機(jī)構(gòu)。外殼單元封裝了電阻元件和游標(biāo)。因此，整個(gè)單元形成了一個(gè)可調(diào)節(jié)的分壓器。

電位計(jì)有各種形狀和尺寸。需要記住的重要一點(diǎn)是，污染物可能進(jìn)入電位計(jì)游標(biāo)路徑的任何點(diǎn)，從而影響可靠性。與磁致伸縮線性位置傳感器相比，在磁致伸縮位置傳感器中，位置磁鐵不會(huì)接觸傳感桿，零件也不會(huì)磨損。

磁致伸縮傳感器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，即使磁鐵和傳感棒之間有屏障，它也可以檢測位置磁鐵的位置。例如，該屏障可以是氣缸壁，也可以是傳動(dòng)箱。屏障可以是任何非磁性材料，包括塑料、陶瓷、鋁和不銹鋼。

此外，通過集成多個(gè)位置傳感器，磁致伸縮位置傳感器可以僅使用一根傳感桿影響多個(gè)位置測量。例如，在塑料吹塑機(jī)中，只需一根傳感桿即可測量注射器運(yùn)動(dòng)、合模和頂出器。一些傳感器包含多達(dá) 15 個(gè)位置的磁鐵。

簡而言之，磁致伸縮位移傳感器是：

緊湊的、強(qiáng)大的、精密的

適用于廣泛的應(yīng)用極端操作環(huán)境的理想選擇

線性位置傳感器和變送器用于各種應(yīng)用，包括測試實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)機(jī)械、汽車工業(yè)和醫(yī)學(xué)。具體應(yīng)用包括：

汽車：懸架、變速器、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

半導(dǎo)體：精密制造

電動(dòng)執(zhí)行器：線性和旋轉(zhuǎn)位置測量

水力學(xué)：過程控制和泄漏檢測系統(tǒng)

測試：材料、汽車、航空航天或地震測試

特別是輪胎制造是一個(gè)復(fù)雜的過程，會(huì)產(chǎn)生熱量和腐蝕性氣體，從而影響傳感器的最佳性能。為了避免代價(jià)高昂的產(chǎn)品故障，輪胎制造商需要優(yōu)化產(chǎn)量、精度、可靠性和質(zhì)量。磁致伸縮位移傳感器是此類精密敏感應(yīng)用的理想工具。

磁致伸縮位移傳感器吹塑機(jī)應(yīng)用

在其他地方，在塑料制造中，塑料吹塑機(jī)使用四個(gè)軸（托架位置、注射器螺釘位置、模具頂出和模具閉合）或更多的線性定位來控制生產(chǎn)。同樣，磁致伸縮位移傳感器是此類精密敏感應(yīng)用的理想工具。

審核編輯 黃宇