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磁致伸縮線性位移/液位傳感器的檢測機理基于傳感器核心檢測元件磁致伸縮波導絲與游標磁環(huán)間的魏德曼效應。測量時，電子倉中的激勵模塊在敏感檢測元件（磁致伸縮波導絲）兩端施加一查詢脈沖，該脈沖以光速在波導絲周圍形成周向安培環(huán)形磁場，該環(huán)形磁場與游標磁環(huán)的偏置永磁磁場發(fā)生耦合作用時，會在波導絲的表面形成魏德曼效應扭轉應力波，扭轉波以聲速由產(chǎn)生點向波導絲的兩端傳播，傳向末端的扭轉波被阻尼器件吸收，傳向激勵端的信號則被檢波裝置接收，電子倉中的控制模塊計算出查詢脈沖與接收信號間的時間差，再乘以扭轉應力波在波導材料中的傳播速度（約2830m/s），即可計算出扭轉波發(fā)生位置與測量基準點間的距離，也即游標磁環(huán)在該瞬時相對于測量基準點間的絕對距離，從而實現(xiàn)對游標磁環(huán)位置的實時精確測量。

一、工作原理

磁致伸縮位移（液位）傳感器，是利用磁致伸縮原理、通過兩個不同磁場相交產(chǎn)生一個應變脈沖信號來準確地測量位置的。測量元件是一根波導管，波導管內的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。測量過程是由傳感器的電子室內產(chǎn)生電流脈沖，該電流脈沖在波導管內傳輸，從而在波導管外產(chǎn)生一個圓周磁場，當該磁場和套在波導管上作為位置變化的活動磁環(huán)產(chǎn)生的磁場相交時，由于磁致伸縮的作用，波導管內會產(chǎn)生一個應變機械波脈沖信號，這個應變機械波脈沖信號以固定的聲音速度傳輸，并很快被電子室所檢測到。

由于這個應變機械波脈沖信號在波導管內的傳輸時間和活動磁環(huán)與電子室之間的距離成正比，通過測量時間，就可以高度精確地確定這個距離。由于輸出信號是一個真正的絕對值,而不是比例的或放大處理的信號,所以不存在信號漂移或變值的情況,更無需定期重標。

二、結構材質

①測桿結構：剛性測桿結構、外置一體式結構

②測桿材質：不銹鋼 316、鋁型材

③測桿耐壓：≤34MPa（位移）

④液位：由所選浮子承壓決定

⑤電子倉外殼：鋁合金

⑥安裝接口：螺紋連接、固定座

⑦出線方式：直出電纜線、航空插頭

⑧防護等級：IP65（可根據(jù)要求定制IP67或IP68）

三、產(chǎn)品特點

①內部非接觸式測量；②性能價格比高；③多種輸出方式可供選擇；④防浪涌、防射頻干擾；⑤安裝方便；⑥高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性；⑦使用壽命長；⑧具有輸入電源反向極性保護功能；⑨結構精巧、環(huán)境適應性強；⑩隔離防爆型（可選）；?不需定期標定和維護。

四、應用領域

①伺服液壓油缸活塞位置反饋或預置；②研磨機械位置反饋或預置；③木材加工定位控制；④水輪機導葉開度的檢測與控制；⑤紙張和塑料薄膜成型；⑥擠注模具機械；⑦吹塑；⑧工程機械；⑨金屬成型/剪切沖壓；⑩其它機械定位和位移檢測；?水壩閘門；?鑄鍛機床位移控制；?注塑機模板定位與監(jiān)測；?汽輪機氣阻閥門開度的檢測與控制；?玻璃壓制；?塑料機械改造；?氣動缸；?鋼材滾壓；?食品加工；?港口機械；21.船舶舵機伺服系統(tǒng)；22.伺服汽缸活塞位置反饋或預置。

可廣泛應用于石油、化工、水利、制藥、食品、飲料等行業(yè)的各種液罐的液位計量和控制，航天加油系統(tǒng)、汽車加油系統(tǒng)、柴油加油系統(tǒng)及各種液壓罐、水文監(jiān)測、水處理等。

磁致伸縮位移傳感器是根據(jù)磁致伸縮原理制造的高精度、長行程絕對位置測量的位移傳感器。它采用內部非接觸的測量方式，由于測量用的活動磁環(huán)和傳感器自身并無直接接觸，不至于被摩擦、磨損，因而其使用壽命長、環(huán)境適應能力強，可靠性高，安全性好，便于系統(tǒng)自動化工作，即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下(如容易受油潰、塵?；蚱渌奈廴緢龊?，也能正常工作。此外，它還能承受高溫、高壓和強振動，現(xiàn)已被廣泛應用于機械位移的測量、控制中。它的行程可達3米或更長，標稱精度為0.05%F.S，行程1米以上傳感器精度可達0.02%F.S,重復性可達0.002%F.S，因此它在石油化工，航空航天、電力、水利等行業(yè)得到廣泛的應用。

五、技術參數(shù)

①測量對象:位置、速度（絕對速度），可測量1～2個位置

②測量范圍:50mm～8000mm

③零點可調范圍:100%F.S

④輸出方式:電流:4～20mA,最大負載電阻600Ω；電壓:0～10VDC 0～5VDC,最低負載>5KΩ

⑤精度:分辨率:采用 16Bit D/A 轉換，0.0015%F.S（最小1μm）；非線性:<±0.015%F.S（最小±50μm）；重復精度:<±0.002%F.S（最小±3μm）

⑥遲滯:<0.002%F.S.

⑦溫度系數(shù):<0.007%F.S./℃

⑧更新時間測量范圍:<0.5ms/m

⑨供電電源:+24VDC±10%

⑩工作電流:<50mA

?工作溫度:-40～+85℃

?儲存溫度:-40～+100℃

?零點/跨度調整:100%有效行程（最小范圍25mm）

?分辨率:16bit,0.0015%(最小10um)

?線性度:<+0.01%滿量程(最小+50um)

?重復精度:<+0.001%滿量程(最小+2.5um)

?滯后:<4um

?刷新周期:0.5ms達到1200mm/1.0ms達到2400mm/

?紋波:2.0ms達到4800mm/5.0ms達到7600mm行程長度

?速度測量:<0.01%滿量程

21.范圍:0.025m/s至10m/s

22.誤差:<0.5%

23.分辨率:0.1mm/s

24.刷新周期:（ms）見位置測量

25.溫度系數(shù):<30ppm/0C

六、結論

在搭建的平臺上對磁致伸縮位移傳感器進行了進一步的誤差分析。誤差主要還是在傳感器的一些性能指標上。磁致伸縮傳感器的主體部分及位置磁鐵開發(fā)與研制，經(jīng)實驗測試，結果理想，位置磁鐵在傳感器不同的位置都有一不同的信號反映。信號處理電路中占空比可調的脈沖激發(fā)控制信號電路部分設計，經(jīng)實際的電路調試結果理想。脈沖激發(fā)電路用不同方案設計并綜合考慮到實際電路實現(xiàn)，在ORCAD上模擬效果理想。進一步提高精度有幾種方案。比如用DSP芯片來測量位移。40MHz的TMS320LF2407型DSP芯片，時鐘周期t=1/40M=25ns, DSP無需分頻，則位移分辨率為70μm,也可以用復雜可編程邏輯器件（CPLD），它具有使用靈活、可靠性高、功能強大的優(yōu)點，CPLD可實現(xiàn)系統(tǒng)編程，而且能重復多次，使用CPLD器件進行開發(fā)，不僅可以提高系統(tǒng)的集成化程度、可靠性和可擴充性，而且還可大大縮短產(chǎn)品的設計周期。磁致伸縮位移傳感器技術必將廣泛應用于我國的各項工業(yè)領域中。