《磁觉式传感器》课件.pptVIP

*************************************6.4磁致伸缩力传感器磁致伸缩力传感器利用逆磁致伸缩效应（Villari效应）工作，即磁致伸缩材料在受到机械应力作用时其磁性能发生变化。当外力作用于传感器时，磁致伸缩材料的磁导率发生变化，这种变化可以通过检测线圈的电感变化或通过霍尔元件检测磁场强度的变化来测量。与传统应变式力传感器相比，磁致伸缩力传感器具有无机械形变、灵敏度高、频率响应范围宽、动态范围大等优点。它们广泛应用于需要测量力、压力、扭矩和应力的场合，特别是在恶劣环境和高动态测量需求的应用中表现出色。如上图所示，工业自动化和汽车电子领域是磁致伸缩力传感器的主要应用市场。6.5磁致伸缩传感器的优缺点优势分析磁致伸缩传感器在许多应用中展现出显著优势：高精度和高分辨率：可达微米级甚至亚微米级优异的线性度：非线性误差通常小于0.01%极佳的重复性：同一点多次测量结果一致性高非接触测量：无机械磨损，使用寿命长测量范围宽：单个传感器可覆盖从几毫米到十几米抗干扰能力强：对震动、电磁干扰不敏感环境适应性强：能在高温、高压、油污等恶劣环境工作局限性讨论磁致伸缩传感器也存在一些限制因素：成本相对较高：与简单位移传感器相比价格较高结构较为复杂：需要专业安装和调试体积较大：难以应用于空间严重受限的场合外部磁场干扰：强磁场环境可能影响测量准确性温度敏感性：需要温度补偿以保持高精度响应时间限制：受机械波传播速度限制，不适合超高速测量维护要求：波导管可能需要定期检查和保养第七章：磁性传感器在工业自动化中的应用位置与位移测量工业设备中的直线位移和角位移，提供精确位置反馈速度与加速度检测旋转和直线运动的速度，确保设备平稳运行力与扭矩监测机械系统中的力和扭矩，防止过载和故障电流测量非接触方式测量电流，保障电气系统安全运行工业自动化是磁性传感器最重要的应用领域之一。在现代工厂中，磁性传感器广泛用于工业机器人、数控机床、自动化生产线、过程控制和监控系统等各种设备中，为自动化系统提供关键的参数测量和状态监测功能。本章将详细介绍磁性传感器在工业自动化中的具体应用及其解决方案。7.1位置和位移测量线性位移测量在工业自动化中，线性位移测量是最常见的应用之一。磁性传感器主要通过以下几种方式实现线性位移测量：磁致伸缩传感器：适用于长行程测量（如液压缸位置检测），精度高，抗干扰能力强磁编码器：由磁性刻度尺和读取头组成，适合中长距离测量，抗污染能力强霍尔或磁阻传感器阵列：配合移动磁体使用，适合短行程高精度测量线性可变差动变压器(LVDT)：适用于要求高精度和高可靠性的场合这些传感器在冶金、塑料加工、包装机械和纺织机械等行业中广泛应用，为设备提供精确的位置反馈信息。角度位置测量角度位置测量在伺服电机、机器人关节和阀门定位等应用中至关重要。磁性传感器实现角度测量的主要方式包括：磁性旋转编码器：由多极磁环和霍尔/磁阻传感器组成，可实现绝对或增量角度测量霍尔或磁阻式角度传感器：检测旋转磁体的磁场方向，测量角度范围通常为0-360度旋转变压器(Resolver)：基于电磁感应原理，具有极高的可靠性非接触式扭矩传感器：同时测量角度和扭矩，用于精密控制系统这些传感器为工业自动化设备提供关键的角度位置信息，确保运动控制系统的精确性和稳定性。7.2速度和加速度测量转速测量转速测量是工业自动化中的基础参数之一，磁性传感器通过以下方式实现转速测量：被动式磁性传感器利用电磁感应原理，当铁磁性齿轮齿通过传感器时产生感应电压脉冲；主动式传感器（如霍尔或磁阻传感器）配合齿轮或编码盘使用，输出频率与转速成正比。这类传感器广泛应用于电机控制、风机监测和传动系统监控等场合。线速度测量线速度测量在输送系统、轧制设备和纸张生产线等应用中非常重要。磁性传感器实现线速度测量的常见方法包括：磁性编码器配合轮子或滚筒使用，将旋转运动转换为线性速度；磁标记条带配合固定传感器，直接测量移动物体的线速度；多普勒式磁流量计，利用磁场感应原理测量流体速度。精确的线速度测量有助于提高生产效率和产品质量。加速度测量加速度测量对设备状态监测和振动分析至关重要。磁性加速度传感器通常采用以下技术：磁致伸缩材料作为感应元件，对机械应力响应迅速；永磁体-线圈结构，利用电磁感应原理；磁流体阻尼系统，提高测量稳定性。这类传感器能够监测设备异常振动，预测设备故障，延长设备使用寿命，广泛应用于预测性维护系统中。7.3力和扭矩测量在工业自动化中，力和扭矩测量对于确保生产质量、监控设备状态和防止过载至关重要。磁性传感器通过多种原理实现力和扭矩